[发明专利]用于同时检测多种有机类污染物的光电致变色可视化传感器的构建方法

说明书

本发明属于光电化学传感器技术领域，公开了一种用于同时检测多种有机类污染物的光电致变色可视化传感器的构建方法，提供了通过电致变色的氧化还原特点实现目视检测的光电致变色可视化传感器的构建方法，实验结果利用普鲁士蓝变色的RGB值作为直接读出策略，步骤如下：步骤1、制备光催化材料二氧化钛复合三位氮化碳TiO₂/3D‑g‑C₃N₄；步骤2、构建检测检测多种有机污染物的光电致变色可视化传感器。本发明构建的光电致变色可视化传感器无需外加电源，检测装置自身为其检测过程供能，并采用电致变色材料变色的RGB值作为直接读出策略，易于微型化和便携化，实现现场检测。

技术领域

本发明属于光电化学生物传感器构建领域，涉及一种具有高检测效率，简单便携的新型高通量检测光电致变色可视化生物传感的方法。

背景技术

工业高度发达不仅仅给人们的生活带来了便利，同时也带来更多的负面影响。由于人们对此预防不到位，从而导致了全球性的三大危机：资源短缺、环境污染以及生态破坏。这其中的环境污染最为明显，环境污染是指自然的或人为的破坏，向环境中添加某种物质而超过环境的自净能力而产生危害的行为。或者是由于人为的因素，环境受到有害物质的污染，使生物的生长繁殖和人类的正常生活受到有害影响。当然还有由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人类的正常生产和生活条件的现象。所以说在环境中有毒有害的物质往往不是单一存在的，只要环境条件适合下，各种霉菌，毒素或者农药能够稳定存在自然环境下，当生物摄入含有多种有害物质的环境物后可能会产生毒性叠加效果，这就可能会导致毒性的放大。与单组份检测方法相比，多组分同时检测在分析时间和成本上都具有更大的优势。因此，发展多种检测物同时检测技术用以提高监测环境污染的效率是十分有必要的。

众所周知，PEC反映的是光电活性材料在光照下的电化学行为。基于该原理，人们将待测物与PEC活性物质之间的物理、化学相互作用产生的光电响应变化的关系结合起来以对待测物浓度进行定量，此即为光电化学分析。由于这种分析方法是一种基于传统电化学的分析技术，灵敏度高、设备简单；以光用作激发信号，电信号作为检测信号；背景信号低，有较低检出限；在生物领域有非常大的潜力等诸多优势，吸引了越来越多的研究人员的关注。

比色法(colorimetry)通常是比较/测量有色物质或有色物质溶液颜色深度以对待测组分进行定性、定量的方法，且其具有诸如操作简单、肉眼可见和不需要昂贵或复杂的仪器等优势，已被广泛应用于环境污染监控、食品安全监测、生化分析以及疾病诊断等领域。随着纳米科技的不断发展，纳米材料因其优异的光学性质、良好的生物相容性、高的催化活性和易于表面功能化等优点，已经广泛应用于比色传感器的构建领域。这极大提高了比色传感检测的灵敏度和稳定性，为比色传感器的发展注入了新的活力。比色法的变色原理可有如下分类：染料分子构象变化；天然酶或模拟酶的酶促反应；金纳米粒子的聚集；电致变色反应等。其中电致变色则是由于电致变色材料在外加电场作用下通过得失电子发生氧化还原反应，从而引起了材料颜色的变化。其在电致变色显示、电致变色智能窗、汽车自动防眩目后视镜和电致变色眼镜、护目镜等方面得到了普遍应用。

众所周知，在农业生产中被污染的水资源中一般存在多种污染物。然而，传统的检测方法，包括薄层色谱法(TLC)、酶联免疫法(ELISA)以及液相色谱串联质谱法，一方面成本高，处理时间长，并且需要一定的操作技术和复杂的设备要求，另一方面，这类检测方法无法实现同时检测，这就无法提高污染监测的效率。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明旨在发明一种集操作简单、灵敏度高、选择性好、抗干扰能力强等优点为一体的基于电致变色原理的光电致变色可视化生物传感器应用于赭曲霉毒素，林可霉素以及农药克瘟散的同时检测。

本发明中的用于同时检测多种有机类污染物的光电致变色可视化传感器的构建方法，包括如下步骤：

步骤1、制备TiO₂/3D-g-C₃N₄纳米复合材料：