一种BiOBr/TiO2纳米纤维膜柔性电极、检测黄曲霉毒素的光电化学适配体传感器

技术领域

本发明属于光电化学适配体传感器的技术领域，尤其涉及一种BiOBr/TiO

背景技术

在过去的几十年里，在构建高性能光电化学(PEC)适体传感器的过程中已经探索和利用了许多半导体材料，例如MoS

发明内容

针对光电化学适配体传感器灵敏度低、柔性差的技术问题，本发明提出一种BiOBr/TiO

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种BiOBr/TiO

(1)通过静电纺丝工艺制备二氧化钛纳米纤维膜；

(2)将铋盐化合物、溴盐化合物分别溶解配制铋盐溶液和溴盐溶液，将二氧化钛纳米纤维膜依次浸泡在铋盐溶液、溴盐溶液和水中，循环若干次，在二氧化钛纳米纤维膜上原位生长片状溴氧化铋，制得溴氧化铋/二氧化钛纳米纤维膜；

(3)将溴氧化铋/二氧化钛纳米纤维膜浸泡在壳聚糖溶液中，制得BiOBr/TiO

所述步骤(1)中二氧化钛纳米纤维膜的制备方法为：含钛化合物和有机配体分散在有机溶剂中，并加入成纤剂，得到纺丝液，将纺丝液进行静电纺丝，随后进行煅烧，即得二氧化钛纳米纤维膜。

所述含钛化合物为钛酸四乙酯、钛酸四丁酯、钛酸异丙酯中的至少一种；所述有机配体为草酸、乙酸、甲酸、硝酸、水杨酸、柠檬酸、羟基乙酸中的至少一种；所述成纤剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰亚胺中的至少一种。

所述纺丝液中还添加有添加剂，所述添加剂为正丙醇锆、异丙醇铝、氯化钨、氯化钇、氯化镧或氯化锶中的至少一种，添加剂的使用量为含钛化合物的0.1-0.2wt％；所述煅烧的温度为500-600℃，煅烧时间为1-2h。

所述铋盐化合物为五水合硝酸铋、硫酸铋或铋离子络合物；所述溴盐化合物为溴化钠、溴化钾、十六烷基三甲基溴化铵或2-乙胺氢溴酸盐。

所述铋盐溶液和溴盐溶液的浓度均为3-6mM；所述步骤(2)中每次浸泡在铋盐溶液、溴盐溶液和水中的时间为2-4min，循环次数为3-9次。

所述壳聚糖溶液为壳聚糖的醋酸溶液，壳聚糖的浓度为0.1％-0.5％w/v。

一种检测黄曲霉毒素的柔性光电化学适配体传感器，制备方法包括以下步骤：上述BiO Br/TiO

所述交联剂溶液为浓度1.5-5wt％的戊二醛溶液，所述氨基化的AFB1适配体溶液的浓度为2-5μM；所述牛血清蛋白溶液的浓度为2-5wt％；所述PBS缓冲液的pH值为5-9；所述孵化时间为10-80min。

本发明的有益效果：

(1)本发明首先使用溶胶凝胶静电纺丝方法制备出TiO

(2)本发明用TiO

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所制备的不同材料的场发射扫描电镜SEM图，其中(A)TiO

图2为本发明所制备的不同材料的X-射线粉末衍射XRD图谱。

图3为本发明所制备的不同材料的拉伸应力-应变曲线。

图4为本发明所制备的不同材料的BET N

图5为本发明所制备的不同材料的表面粗糙度，其中(A)TiO

图6为本发明所制备的不同材料的紫外漫反射图谱。

图7为本发明所制备的不同材料的瞬态光电流图谱，其中(a)TiO

图8为本发明制备传感器电极过程中不同修饰电极的瞬态光电流和交流阻抗图谱，其中图A中，(a)TiO

图9为本发明所制备的PEC传感器电极在组装过程中的工艺优化，其中(A)AFB1适配体浓度优化，(B)适配体孵化时间优化，(C)pH值优化。

图10为本发明所制备的PEC传感器在不同浓度黄曲霉毒素B1下的光电流图谱(a-j：0，10

图11为本发明所制备的PEC传感器在不同浓度黄曲霉毒素B1下的光电流变化的线性曲线图。

图12为本发明所制备的PEC传感器在不同干扰物下黄曲霉毒素B1的检测稳定性。

图13为本发明所制备的PEC传感器在4℃下15天后的光电流响应。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

BiOBr/TiO

首先，取一定量的PVP溶解于无水乙醇和冰乙酸的混合溶液中并搅拌，然后在低温条件下加入一定量的异丙醇钛和少量Zr(Ac)

其次，在两个烧杯中分别加入100ml的Bi(NO

在所述步骤1)中，使用的PVP为分子量130万，纺丝液中PVP的浓度为7-10％，无水乙醇和冰乙酸的体积比为2-3：1，搅拌时间为4-6h。

在所述步骤1)中，使用的低温条件为(0-4℃)的冰水浴环境，异丙醇钛的用量为无水乙醇和冰乙酸两者33wt％，Zr(Ac)

在所述步骤1)中，煅烧温度为500-600℃，煅烧时间为1-2h，升温速率为2℃/min。

在所述步骤1)中，Bi(NO

2)BiOBr/TiO

首先，得到BiOBr/TiO

在所述步骤2)中，使用的壳聚糖和醋酸混合溶液中的壳聚糖浓度为(0.2％w/v)，浸泡时间为30min。

3)以BiOBr/TiO

首先将BiOBr/TiO

在所述步骤3)中，所使用的氨基化的AFB1适配体使用1×TE buffer稀释得到氨基化的AFB1适配体溶液，稀释后的氨基化的AFB1适配体浓度为2-5μM。

在所述步骤3)中，使用的戊二醛浓度为2.5％，浸泡时间为30min，PBS缓冲液的pH值为(7.2-7.4)，滴加的氨基化的AFB1适配体溶液量为15-30μL，使用的牛血清蛋白BSA浓度为2-5％。

具体的，下述实施案例中，所使用的黄曲霉毒素B1(AFB1)和氨基化的AFB1适配体(5′-NH

实施例1

一种BiOBr/TiO

1)具有分层异质结结构的BiOBr/TiO

2)BiOBr/TiO

一种检测黄曲霉毒素的柔性光电化学适配体传感器，制备方法包括如下步骤：

3)将步骤2)中制备的BiOBr/TiO

4)将步骤3)制备的BiOBr/TiO

实施例2

一种BiOBr/TiO

1)具有分层异质结结构的BiOBr/TiO

2)BiOBr/TiO

一种检测黄曲霉毒素的柔性光电化学适配体传感器，制备方法包括如下步骤：

3)将步骤2)中制备的BiOBr/TiO

4)将步骤3)制备的BiOBr/TiO

实施例3

一种BiOBr/TiO

1)具有分层异质结结构的BiOBr/TiO

2)BiOBr/TiO

一种检测黄曲霉毒素的柔性光电化学适配体传感器，制备方法包括如下步骤：

3)将步骤2)中制备的BiOBr/TiO

4)将步骤3)制备的BiOBr/TiO

实施例4

一种BiOBr/TiO

1)具有分层异质结结构的BiOBr/TiO

2)BiOBr/TiO

一种检测黄曲霉毒素的柔性光电化学适配体传感器，制备方法包括如下步骤：

3)将步骤2)中制备的BiOBr/TiO

4)将步骤3)制备的BiOBr/TiO

对比例1

TiO

对比例2

纯BiOBr纳米片，其制备方法：将50ml浓度为5mM的Bi(NO

测试例

对实施例1-4所制备样品进行表征和测试，首先说明，根据上述实施例制备过程中第二步连续离子层吸附(SILAR)的循环次数，将实施例1-4所制备BiOBr/TiO

由图1(A)可以观察到制备的TiO

由图2可以观察到制备的所有样品的X射线衍射(XRD)图谱，对于原始TiO

由图3可以观察到制备的所有样品的拉伸应力-应变曲线图谱，五种不同纳米膜的拉伸应力-应变曲线，表现出线弹性行为。与原始TiO

由图4可以观察到制备的所有样品的N

由图5可以观察到制备的所有样品的表面粗糙度图谱，可以发现随着SILAR循环次数的增加，BiOBr/TiO

由图6可以观察到制备的所有样品的紫外漫反射图谱，可以发现纯BiOBr和TiO

由图7可以观察到制备的所有样品的瞬态光电流曲线图谱，可以发现纯TiO

图8为本发明实施例1制备传感器电极过程中不同修饰电极的瞬态光电流和交流阻抗图谱，其中图A中，(a)TiO

由图8(A)可以观察到制备电极过程中不同电极的瞬态光电流曲线，可以发现在AFB1适配体、BSA和AFB1与BiOBr/TiO

由图8(B)可以观察到制备电极过程中不同电极的交流阻抗(EIS)曲线，在与AFB1适体、BSA和AFB1孵育后，由于DNA骨架和蛋白质的非导电性，半圆直径进一步扩大。这些现象表明AFB1适体、BSA和AFB1在BiOBr/TiO

实施例5

一种检测黄曲霉毒素的柔性光电化学适配体传感器，采用实施例1制备BiOBr/TiO

在实施例5中通过控制变量法调控AFB1适配体溶液、孵化时间和PBS缓冲溶液的pH制备一系列不同的柔性光电化学适配体传感器，其中AFB1适配体溶液的浓度分别为0.1、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5；孵化时间分别为10、20、30、40、50、60、70、80；PBS缓冲溶液的pH为5、6、6.5、7、7.4、8、9。由图9可以观察到制备PEC传感器电极在组装过程中的工艺优化，可以发现最佳的实验条件AFB1适体浓度、孵育时间和供试液pH参数分别为2.5μM、60min和7.4。

应用例

将实施例1制备的柔性光电化学适配体传感器检测黄曲霉毒素。由图10可以观察到制备的PEC传感器在不同浓度黄曲霉毒素B1下的光电流图谱，可以发现随着黄曲霉毒素B1的增加光电流在不断的减弱。

由图11可以观察到制备的PEC传感器在不同浓度黄曲霉毒素B1下的光电流变化的线性曲线图，可以发现光电流变化呈现良好的线性关系。结合图10，经计算发现该传感器的检测范围为(0.001-400ng mL

由图12可以观察到制备的PEC传感器面对不同干扰物的光电流图谱，可以该传感器具有优异的抗干扰性。

由图13可以观察到制备的PEC传感器面在4℃的生物冰箱中储存不同时间喜欢的光电流图谱，可以发现该传感器具有良好稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。