[发明专利]基于碳量子点-TiO2

说明书

本发明属于光电化学分析技术领域，具体涉及基于碳量子点‑二氧化钛纳米棒电极的制备方法及应用。本发明采用一步水热法在FTO导电玻璃上合成TiO₂纳米棒，并通过电化学沉积法将碳量子点沉积在TiO₂纳米棒/FTO上；依次用壳聚糖和戊二醛对碳量子点‑TiO₂纳米棒/FTO的纳米复合电极表面醛基化；将氨基修饰的DNA互补链固定在纳米复合电极材料表面，并通过碱基互补将多氯联苯适配体引入电极上，制备得到了多氯联苯光电化学适配体传感器。本发明可通过核酸外切酶1辅助循环信号放大策略，对环境中多氯联苯77的快速、实时检测。本发明采用了背景信号低的光电化学方法实现了对惰性分子多氯联苯77的高灵敏、高选择性检测。

技术领域

本发明属于光电化学分析技术领域，具体涉及基于碳量子点-TiO₂纳米棒电极的制备方法及应用。

背景技术

多氯联苯(PCBs)是一类环境持久性有机污染物，由于其极好的化学稳定性、热稳定性、低的可燃性和导电性，被大量生产并广泛地应用于多个工业领域。 PCBs种类繁多，根据其氯原子取代联苯的个数和位置不同，共有209种不同结构类型的同类物，可分为两大类：平面构型的非邻位取代和非平面的邻位取代。一般来说，平面型的PCBs的毒性要远大于非平面型的PCBs。3,3’,4,4’-多氯联苯(多氯联苯77)属于平面型PCBs同类物的一种，它具有类似于二噁英的性质，能结合芳香烃受体，与其它多数PCBs相比，被认为是一种毒性非常强的二噁英类化合物。多氯联苯77不仅会扰乱生物体的内分泌生殖系统，而且影响甲状腺功能导致神经中毒，造成生物体新陈代谢失调，生长畸形，发育迟缓等。由此，快速，准确的评估类似于二噁英的高毒性PCBs同系物(多氯联苯77)的含量对保护环境和人类健康具有非常重要的意义。

目前，用于检测多氯联苯的方法主要有气相色谱-质谱法(GC-MS)、高效液相-色谱质谱法(HPLC-MS)的传统的仪器分析技术，尽管这些方法可以实现高的分辨率和好的准确度，但所用仪器复杂、昂贵且样品的前期处理繁琐、费时。此外，利用酶或抗体作为识别元件的酶联免疫法已被用于多氯联苯的检测。但是，抗体和酶的提取过程复杂，成本高，且使用寿命有限。

发明内容

针对现有的多氯联苯77检测技术存在的操作复杂、成本高、稳定性差等问题，本发明提供了一种基于碳量子点-TiO₂纳米棒电极的光电化学分析方法，用于对多氯联苯77快速、低成本、高灵敏、高选择性地检测。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种基于碳量子点-TiO₂纳米棒电极的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，FTO电极依次在丙酮，乙醇，二次水中超声清洗，自然干燥，得到干净的FTO电极；

步骤2，将钛酸四丁酯加入到稀盐酸溶液中搅拌，转移到高压反应釜中，然后将干净的FTO电极导电面朝下斜靠在高压反应釜的内胆壁上，进行反应；反应完成后，取出电极，用二次水彻底冲洗，干燥后放入马弗炉中煅烧，制得TiO₂纳米棒电极；

步骤3，将TiO₂纳米棒电极置于含有碳量子点的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中，通过恒电位沉积法，将碳量子点沉积在TiO₂纳米棒电极上，制备得到碳量子点-TiO₂纳米棒电极。

进一步，所述步骤1中超声清洗的时间为15～20min，超声清洗的频率为 2000～4000Hz；所述步骤2中钛酸四丁酯的体积为0.1～0.3mL；所述搅拌时间为5～15min；所述反应的反应温度为160～180℃，反应时间为6～8h；所述倾斜的角度为30～70°；所述煅烧温度为450～500℃，煅烧时间为1～2h；所述稀盐酸的质量百分数为18.5％；所述步骤3中含有碳量子点的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中碳量子点的浓度为0.1～0.2mg/mL；所述恒电位沉积的电位为-1.1V 沉积时间为20min。