[发明专利]一种用于检测林可霉素的光助双极自供能适配体传感器的构建方法

说明书

本发明提供了一种光助双极自供能适配体传感器的构建方法，用于快速、简单、经济和灵敏地检测林可霉素(LIN)，步骤如下：步骤1、通过一步水热法制备光阳极材料氮掺杂石墨烯负载二氧化钛(TiOsubgt;2/subgt;/NG)，通过无需化学反应的共溶剂法制备光阴极材料二硫化钼纳米片负载锌酞菁(ZnPc/MoSsubgt;2/subgt;)；步骤2、构建检测LIN的光助双极自供能适配体传感器。本发明构建的光助双极自供能适配体传感器无需外部电源，实现了光能和化学能向电能的二维能量转换，在推动微型、便捷传感设备方面有着独特的优势。同时，传感器的阴阳极均为光敏半导体材料，避免了酶、微生物等生物质和贵金属Pt电极的使用，大大提高了太阳能利用效率，降低了制作成本。

技术领域

本发明属于电化学生物传感技术领域，涉及一种用于检测林可霉素的光助双极燃料电池基自供能适配体传感器的构建方法。

背景技术

自供能型电化学生物传感器是一种新型的电化学生物传感检测器件，已在生命分析、环境监测和食品安全检测等领域呈现出良好的应用前景。相较于传统的电化学生物传感器，其最大的特点在于无需外加供能设备(电池或电源)，通过将目标物的浓度变化转换为电源信号(如开路电压、输出电流或功率等)的变化，并依据两者的相关性实现传感应用。自供能电化学生物传感器充分利用与目标分析物相关的电化学反应中的能量转化，即化学能转化为电能，为自身的传感过程供能，从而避免了外部电源。这类自供能传感器在推动便捷、微型传感设备方面有着独特的优势：(1)只由两个电极(阳极和阴极)组成，装置简单，易于仪器微型化；(2)不需额外电源，避免了电极表面一些电活性物质的反应而形成干扰，提高了检测的特异性；(3)简单的万用表便可作为检测信号输出端，成本低廉且节能，同时易于仪器便捷化。

以光助燃料电池(Photo-assisted fuel cell，PFC)为基础的自供能传感器，是近几年的研究热点。PFC型自供能传感器结合了光敏半导体和燃料电池技术的优点，将光响应材料引入燃料电池，实现了化学能和光能到电能的二维能源转化，有效地提高了能源利用效率。对比传统的生物质燃料电池(Biomass fuel cell，BFC)基自供能传感器，PFC常用的催化剂是半导体光敏材料与Pt﹑Au和Pd等贵金属，无需考虑适宜酶和微生物活性的pH及温度条件，拥有电池结构简单、电子转移快速、电池性能高和稳定性优异等特点。根据PFC中光电极的个数，可以分为单光电极结构和双光电极结构的PFC体系。目前，大部分研究将光敏半导体作为光阳极或光阴极来构建单极PFC，而另一个电极则选用Pt电极或电催化剂等。为了减少贵金属催化剂的使用，同时提高光捕获效率，设计一种两极均为光敏半导体的双极PFC是必要的。在双极PFC体系中，由半导体光敏材料组成的光阳极和光阴极可同时被光激发，产生光诱导空穴和电子，在两个光电极的费米能级间固有偏差的驱动下，阳极的电子可以通过外部电路流向阴极的空穴，从而产生电流。

林可霉素(LIN)是一种抑制革兰氏阳性菌的窄谱抗生素，广泛应用于畜牧业。但是，动物源性食品中残留的LIN可能会导致健康问题，如过敏反应和细菌耐药性。目前，用于检测LIN的经典方法包括高效液相色谱法、化学发光法和荧光法等，这些方法虽然具有较高的检测精度，但都存在操作复杂、耗时长和仪器规模大等缺点。因此，有必要建立一种简单、快速、便携和经济的分析方法来灵敏测定LIN。

发明内容

本发明旨在构建一种基于光助双极燃料电池的自供能适配体传感器，用于快速、简单、经济和灵敏地检测LIN。

本发明中自供能传感器件的构建包括如下步骤：

步骤1、制备光阳极材料氮掺杂石墨烯负载二氧化钛(TiO₂/NG)：

将甘氨酸和硫酸钛分散到氧化石墨烯水分散液中，超声处理；将形成的悬浊液转移至不锈钢高压釜中进行水热反应后，自然冷却至室温，离心，所得的沉淀用超纯水和乙醇各洗涤三次；最后，冷冻干燥得到固体产物TiO₂/NG。