[发明专利]一种可调控开关的光电化学传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种可调控开关的光电化学传感器及其制备方法和应用，以氯金酸为氧化剂，柠檬酸、二水合柠檬酸三钠为还原剂，用高效、快速的方法合成金纳米粒子（Au NPs）和水溶性柱五芳烃（WP5）的复合物（Au NPs@WP5），并通过SEM、TEM、HRTEM、XRD分析验证了其形貌，考察了复合材料的组成和结构，并将纯玻碳电极(GCE)和Au NPs@WP5修饰的电极相比，Au NPs@WP5修饰的GCE对咖啡酸(CA)具有较高的电催化活性。在可见光下的检测效果也有了显著的提高，通过Au NPs@WP5修饰后的GCE对CA的线性检测范围为0.025μM‑370μM。

技术领域

本发明涉及于光电化学技术领域，尤其涉及一种可调控“开-关”的光电化学传感器及其制备方法和应用。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对饮食和身体健康的要求越来越严格，而食物和体内咖啡酸含量的不平衡影响着人们的健康。食物和药物中过量的咖啡因会导致癌症，适量的咖啡因可以用来预防心脏病，预防癌症，减少细胞突变，对抗多种病毒，缓解炎症。现有的紫外可见吸光光度法、高效液相色谱法、气相色谱法、毛细管电泳法、电化学检测等对红酒中咖啡酸的检测方法受限于灵敏度低、检测范围有限、仪器昂贵、需要专门操作人员等方面。因此，建立一种灵敏、高效、简便、绿色的检测红酒中咖啡酸的方法不仅可以深入探讨其理论功效机制，而且对疾病的诊断具有极其重要的意义。金纳米粒子(Au NPs)在纳米科学和纳米技术等领域中发挥着重要作用，并因其独特的光学、电学特性而引起了人们的持续研究兴趣。它们的物理化学特性、传感器生物医学和催化等潜在应用引起了强烈反响。Au NPs因其易于合成、化学稳定性高、易于表面功能化等特点，已成为新型杂化纳米材料的重要组成部分。同时，大环宿主(环糊精、杯芳烃、瓜环等)具有独特的尺寸不可及的腔结构，并表现出特殊的性质。在主客体相互作用的基础上，已经申请自组装,药物/基因传递、分离、传感等。柱[n]芳烃的框架结构由对苯二酚或其衍生物在其2和5位由亚甲基(-CH2-)桥连接而成。与冠醚和杯芳烃相比，柱芳烃具有更强的刚性结构；另一方面，与环糊精和葫芦烯相比，柱[n] 芳烃更容易改性。作为新兴的大环芳烃宿主家族，柱[n]芳烃以其新颖刚硬的对称柱状结构、疏水性供电子腔、独特而优异的主宾功能和可调功能的边缘等特点受到广泛关注。由于这些独特的特性，柱[n]芳烃有望用作组装超分子结构和超分子传感平台的构建块。近年来，贵金属纳米掺杂有机材料的制备因其先进的电子、光学和生物性能而引起了人们的极大兴趣。柱

[n]芳烃的合成、衍生化、主客体化学和超分子自组装等已得到广泛研究，但柱[n]芳烃与Au NPs的结合及其纳米物质复合的应用却鲜有报道。因此，Au NPs与柱[n]芳烃的偶联不仅提供了一种新型的杂化纳米材料，而且有望带来新的性能、功能和应用。由于金纳米粒子在可见光下的局部表面等离子体效应，金纳米粒子可以提高咖啡酸检测的灵敏度。同时，本实验所用水溶性柱芳烃与待测物质咖啡酸络合性强。因此，具有高导电性和局部表面等离子体共振效应的金纳米粒子和水溶性柱芳烃可以起到协同作用，提高电化学检测对咖啡酸检测的灵敏度。

发明内容

本发明提供一种可调控“开-关”的光电化学传感器及其制备方法和应用，解决原有检测技术灵敏度低、检测范围有限、对环境污染严重、仪器昂贵、需要专门操作人员、效率低，速度慢、不易操作等技术问题。

本发明采用以下技术方案：

一种可调控“开-关”的光电化学传感器，所述可调控“开-关”的光电化学传感器，由金纳米粒子和水溶性柱五芳烃复合而成的复合物修饰在玻璃碳电极上；所述金纳米粒子是由氯金酸被还原后制得，所述水溶性柱五芳烃复合在金纳米粒子表面得复合物，所述复合物修饰在玻璃碳电极表面；所述水溶性柱五芳烃其结构式如式Ⅰ所示：

一种可调控“开-关”的光电化学传感器的制备方法，步骤为：

第一步：制备金纳米粒子，由氯金酸被还原后制得；

第二步：制备水溶性柱五芳烃；