[发明专利]一种用于检测微囊藻毒素的自供能传感器

说明书

本发明公开了一种用于检测微囊藻毒素的自供能传感器，包括光阳极﹑光阴极﹑模拟太阳光光源﹑电解质溶液﹑石英反应池﹑空气通气口和微囊藻毒素标准浓度溶液；所述光阳极和光阴极插入装有电解质溶液的石英反应池，并通过外部电路连通，其中光阴极靠近空气通气口；所述光源同时照射光阳极和光阴极；其特征在于，所述的电解质溶液为pH＝4～6的磷酸盐缓冲溶液，所述光阳极和光阴极在光照射条件下产生的自偏压的驱动下，所构建的双光电极驱动的光助燃料电池体系，形成电流通路，产生电能。本发明的传感器避免了外加电源的使用；将双光电极驱动光助燃料电池技术用于构建自供能传感平台，不仅提高了能量利用效率，还降低了自供能传感器的制作成本。

技术领域

本发明涉及一种用于检测蓝藻毒素微囊藻毒素自供能传感器，具体涉及一种双光电极驱动光催化燃料电池的制备方法，属于光催化燃料电池和传感领域。

背景技术

自供能电化学传感器指不需要传统电池或交流电源，直接从环境中获得能量的一类新型传感器，由于其能够摆脱外加能源限制自行产生信号实现检测，大大简化了传感器的制备过程、降低了检测的费用，非常有利于传感器向小型化、集成化方向发展。

目前自供能电化学传感器研究主要是通过生物质燃料电池的途径实现的。生物质燃料电池只实现了生物质能与电能之间单一的能源转换，而目前在能源及其相关领域的研究中，综合利用各种能源(如光能﹑生物质能和化学能等)，构建全新﹑高效﹑稳定﹑廉价的多维能源转化燃料电池已成为热点研究方向。新兴的光驱动燃料电池将光响应成分引入到燃料电池中，可以同时实现光能/电能和化学能/电能的双重转化，从而有效提高能源利用效率，是未来能源转换装置的发展方向，在实际应用方面具有重要意义和广阔前景。

现有的大多数光助燃料电池仍需要借助生物辅助成分(如酶﹑微生物等)，这就给燃料电池在操作条件﹑制备成本等方面带来了考验。另外一方面，目前，对于光电极材料的选择上还主要局限于二氧化钛(TiO₂)﹑碲化镉(CdTe)等经典的半导体纳米材料，但这些材料在能量利用效率和稳定性方面还不甚理想。此外，对于双光电极驱动的光助燃料电池的构建，一个先决条件即光阳极的费米能级应高于光阴极。这就给光阳极和光阴极材料的筛选和制备提出了更多的限制和要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种制备自供能检测蓝藻毒素微囊藻毒素的传感器的方法，该方法基于光催化燃料电池技术，采用TiO₂纳米材料为光阳极，溴化氧铋修饰的氮杂石墨烯(NG-BiOBr)纳米材料为光阴极，构建双光电极驱动的光助燃料电池，用于构建新型自供能传感器，解决了现有自供能电化学传感器主要借助生物质燃料电池技术，成本较高﹑操作条件严苛等问题，以及目前光助燃料电池能量转换效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案以解决其技术问题：

一种用于检测微囊藻毒素的自供能传感器，包括光阳极﹑光阴极﹑模拟太阳光光源﹑电解质溶液﹑石英反应池﹑空气通气口和微囊藻毒素标准浓度溶液。所述光阳极和光阴极插入装有电解质溶液的石英反应池，并通过外部电路连通，其中光阴极靠近空气通气口；所述光源同时照射光阳极和光阴极；所述的电解质溶液为pH＝4～6的磷酸盐缓冲溶液，所述光阳极和光阴极在光照射条件下产生的自偏压的驱动下，所构建的双光电极驱动的光助燃料电池体系，形成电流通路，产生电能。

所述的光阳极是TiO₂修饰的氧化铟锡(俗称ITO)电极；光阴极是NG-BiOBr修饰的ITO电极。所述的光阳极TiO₂和光阴极纳米材料(NG-BiOBr)的制备方法如下：