[发明专利]一种半导体光电化学传感器及其制备方法

说明书

本发明实施例公开了一种半导体光电化学传感器及其制备方法，该传感器包括：工作电极、对电极、参比电极和电化学工作站；工作电极、对电极和参比电极分别与电化学工作站电连接，工作电极与对电极电连接，对电极与参比电极电连接；工作电极包括：导电基底和位于导电基底一侧的图案化半导体异质层，图案化半导体异质层背离导电基底的一侧表面包括多个微结构；工作电极与对电极平行对置，多个微结构面向对电极，参比电极位于对电极远离工作电极的一侧。本发明实施例提供的半导体光电化学传感器，具有较高的响应速率及检测极限，稳定性好且可重复性高，适合工业化批量生产。

技术领域

本发明实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体光电化学传感器及其制备方法。

背景技术

化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，简称COD)是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。废水、废水出水和受污染的水中，能被强氧化剂氧化的物质(一般为有机物)的氧当量。在河流污染和工业废水性质的研究以及废水处理厂的运行管理中，它是一个重要的而且能较快测定的有机污染参数，所以COD反映了水中受还原性物质污染的程度。

目前，COD表征分析方法主要使用化学试剂法，包括高锰酸钾法和重铬酸钾氧化法等，这些方法虽然准确性好重复性强，但是操作较为复杂，且测试过程中使用的化学试剂对环境容易造成污染。此外，也有采用光电催化氧化法对水体中COD含量进行确定的，很多研究将半导体氧化物微纳米阵列结构用做光电化学传感器的光阳极，这些纳米结构能够提高反应的比表面积，促进电子和空穴分离，但是这些结构一方面均一性不够好，缺陷较多，另一方面稳定性较差，易脱落，严重影响传感器的稳定性及重复性。

发明内容

本发明实施例提供一种半导体光电化学传感器及其制备方法，以提供一种操作简单、响应速率快、检测极限高且重复性及稳定性较好的半导体光电化学传感器。

本发明实施例提供了一种半导体光电化学传感器，包括：工作电极、对电极、参比电极和电化学工作站；

所述工作电极、所述对电极和所述参比电极分别与所述电化学工作站电连接，所述工作电极与所述对电极电连接，所述对电极与所述参比电极电连接；

所述工作电极包括：导电基底和位于所述导电基底一侧的图案化半导体异质层，所述图案化半导体异质层背离所述导电基底的一侧表面包括多个微结构；

所述工作电极与对电极平行对置，所述多个微结构面向所述对电极，所述参比电极位于所述对电极远离所述工作电极的一侧。

可选地，所述微结构包括n边型锥体(n≥3)、圆形锥、椭圆形锥、圆柱和圆台中的任意一种。

可选地，所述多个微结构周期排布或随机排布。

可选地，所述多个微结构呈周期性正方格子排布、周期性六角密堆积排布、非周期性准晶排布和随机阵列排布中的任意一种。

可选地，所述微结构的尺寸为纳米级或微米级。

可选地，所述导电基底包括金属、半导体、导电玻璃和氧化铟锡中的任意一种；

所述图案化半导体异质层包括金属氧化物半导体；

所述对电极包括铂对电极或石墨对电极；

所述参比电极包括Ag/AgCl电极或甘汞电极。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种半导体光电化学传感器的制备方法，用于制备本发明任意实施例所述的半导体光电化学传感器中的工作电极，该制备方法包括：

提供导电基底；

在所述导电基底一侧形成半导体异质层；

在所述半导体异质层远离所述导电基底的一侧形成光刻胶层；