[发明专利]一种基于BiVO4多孔膜的生物传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电化学生物传感器及其制备方法，具体所指一种基于BiVO4多孔膜的生物传感器及其制备方法。

背景技术

传感器被称之为电五官，是人类五官的延长，它能将感受到的信息按一定规律转换成成电信号输出。传感器的出现很好的解决了人类感官无法准确获取检测对象信息这一问题。其中生物传感器是一种特殊的传感器，其利用敏感生物活化分子与生物质发生某种物理和化学反应，以此产生电信号，在食品、制药、化工、生物医学、环境监测等方面有广泛的应用前景。

当前常见的生物传感器多采用电化学池结构(详见参考文献M.Zhao,et al.Self-assemble ZnMn₂O₄hierarchical hollow microspheres into self-supporting architecture for enhanced biosensing performance,Biosensors and Bioelectronics,61(2014)443-447；Y.Li,et al.Core-shell TiC/C nanofiber arrays decorated with copper nanoparticles for high performance non-enzymatic glucose sensing,Sensors and Actuators B,192(2014)474-479)，这些结构或类型的传感器已经在pH计、血糖仪等上得到商业化利用。尽管也是三电极池结构，但往往需要外界提供动力，探测灵敏度不太高，容易将探头污染。最为关键的是，这些生物传感器均需要负载以昂贵的贵金属超细纳米颗粒或特定的酶分子，不仅增加了器件的制备难度，而且使用寿命也往往不长。

2015年以来，北京科技大学张跃教授领导的课题组在自提供动力式光电化学生物传感器领域取得一系列研究进展(Y.Zhang,et al.Self-powered photoelectrochemical biosensing platform based on Au NPs@ZnO nanorods array,Nano Research,2016,9(2):344–352；Y.Zhang,et al.Self-powered photoelectrochemical biosensor basedon CdS/RGO/ZnO nanowire array heterostructure,Small,2016,12(2):245-251)。他们制备出基于Au、CdS纳米颗粒修饰的ZnO纳米线阵列，并以此为工作电极(阳极)构建传感器，实现了对谷胱甘肽等生物活性物质的高灵敏度探测，不仅使其对谷胱甘肽的探测极限达到10μM，而且证明这一思路的可行性。即利用Au、CdS超细纳米颗粒捕获太阳光使其产生电荷，电荷进一步传导到外电路形成电流，电流(光电流)的强弱取决于电极/电解液界面处氧化还原反应速率，以此原理实现对还原性物质的高灵敏度探测。

BiVO₄作为一种新型的窄带隙的直接半导体，其相对窄的带隙2.4eV有利于该材料利用、捕获太阳光，弥补宽带隙半导体TiO₂只能利用紫外光的局限，提高了光电转化效率和光敏感性，使得其应用于光传感器领域。BiVO₄的导带和价带的位置使其发生分解水产氧的过电位低，具有很好的析氧活性，在光分解水领域得到发展，然而目前尚未看到该材料(BiVO₄)在光电化学生物传感方面的任何应用。因此，本发明所涉及的自提供动力式BiVO₄光电化学(PEC)生物传感器具有一定的研究意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于BiVO4多孔膜的生物传感器及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：本发明包括：生物传感器和生物传感器的制备方法；

生物传感器包括：工作电极、参比电极和对电极，所述电极均置于普通盐水的电解液中，所述的工作电极为BiVO₄多孔膜。