光电化学传感材料的制备及应用进展

巩志远 韩博文

摘要：随着近年来我国的科学技术不断的发展，光电化学传感器的构成原材料方面取得了巨大的创新与进步。光电化学传感材料作为一种新颖的高性能原材料，其能够在很大程度上优化光电化学传感器的性能，同时还能够扩大传感器的应用范围。笔者此次的研究主要是针对于光电化学传感材料的应用范围与制造方法，对现有的研究文献进行简单的介绍，并对光电化学传感材料在未来的发展趋势作以分析。

关键词：光电化学传感器；光电材料；制造方法；发展趋势

1光电化学传感材料的制备及分析应用

现阶段，国内的制造厂商在制造光电化学传感器时往往会选择两类原材料：一是，金属基光电材料，这类材料包括金属类的氧化物、纳米微粒以及量子点；二是，碳基纳米材料，这类材料包括石墨烯、碳纳米管等材料。仔细分析不难发现，不同的光电传感材料所展现出来的特性都会呈现出一定的差异，但是它们对于无机生物或是有机生物的分析性能都非常的显著。

1.1碳基纳米材料

根据笔者深入的调研发现，碳基纳米材料在广电活跃性与导电性方面的性能较为显著，这类材料不用进行二次处理可直接转换光电，且还能够强化传感器的转换效率，由于碳基纳米材料的性能较为显著，促使其自身的使用范围越来越广阔。

1.1.1石墨烯

石墨烯属于是一种二维碳纳米材料，具备电子转换率高、单原子层、高稳定性的特性，其往往是运用在金属基半导体材料中，在半导体材料中的光电感应作用非常的显著。Zhang等学者使用水热法合成了一种新颖的复合膜—石墨烯纳米片（CDS--gns），这种复合膜能够完成对苯二胺的解析工作。而Jiang等学者在此基础上研制出另一种复合膜—石墨烯—锌镉量子点（GOD—Zbnsd1--XS），这种复合膜的出现有效的实现了对正二价铜离子的光电化学分析。

1.1.2 富勒烯

富勒烯材料的光电转换率、稳定性都非常的高，其一般是运用在太阳能电池制造方面，效果较为显著。富勒烯材料的运用范围相对较窄，基本上就局限于有机合成物方法的备置，在实际备置的过程中成本相对于其他方法而言更高，其备置的过程比较复杂。在借鉴了刚果红分析在碳纳米材料中的实验结果后，笔者经过重重考虑后选择使用单一化的机械研磨法，所备置出来的富勒烯全碳光电材料具备非常高的抗坏血酸特性。此外，笔者还将寻址检测法运用在了光电化学传感器的制造流程中，高效的实现了对多个目标同时进行DNA寻址检测[26]。且笔者还结合氧化自聚研制出了聚氢醌（PH2Q），这种化合物的亲水性非常高，巧妙的借助富勒烯与聚氢醌二者间的共轭作用，备置出聚氢醌—富勒烯光电化学材料（PH2Q-C60），这种光电材料即使是在高浓度的NO-2环境下，也依然能够精准的检测出NO。

1.2金属基光电材料

1.2.1 量子点

量子点属于是零维纳米材料，其所具备的光电化学特质较为特殊，例如，款管带光谱、量子产率高、高稳定性等等。根据笔者的调研发现，在光电化学领域中常使用的量子点材料是Cds。Zhang等学者巧妙的将氰化碳（C3N4）与硫化锌荧光量子点（CdS QDs）混合在氧化物半导体（FTO）中，这样就能够备置出一个四环的光电化学传感器。Liu扥各学者使用离子吸附法在氧化铜（CuO）的表层涂抹硫化锌荧光量子点（CdS QDs），备置出了非酶型光电化学传感器。Huang等学者将（C8H16NCl）n与带有负电极的硫化锌荧光量子点（CdS QDs）混合在一起，被指出了凝血酶光电化学传感器。

1.2.2 金属氧化物半导体材料

毫无疑问，二氧化钛（TiO2）是目前研究范围最为广阔的一种半导体金属材料，这种材料备置程序简单、相容性非常高，且自身的转换率也非常高。但是，二氧化钛的禁带宽度非常的宽，往往需要段光源来进行处理，这样才能够发挥出最大其自身最大的氧化性。正是因为这个缘故，导致二氧化钛在实际备置的过程中需要进行修饰，这样才能够强化生物的活跃性。Li等学者所备置出来的三维超支化（TiO2NRs）阵列，能够借助多巴胺的敏华作用，来对多巴胺光电进行化学检测。

1.3 其他功能材料

相较之传统型的传感方法而言，光电化学传感方法的检测精准度相对更高，而在小分子的检测方面，其二者的选择性效果都不是很理想。笔者发现使用分析印迹法（MIP）能够仿真出大分子的识别方式，且这种方法与光电化学传感技术进行结合能够有效的强化分析方法的选择性。

2 进展

现阶段，随着科学技术不断的发展以及学术界不断的深入，光电化学传感领域的材料越来越丰富，例如，溶剂热、电沉积、静电纺丝等等方法。这类先进的光电传感材料不需要经过间接性的处理，直接对生物进行光电化学检测，同时还能够与大分子进行巧妙的结合，进而形成一种新型的生物分析方法。但是，就实际情况来看，这类光电化学材料的运用并未能够取得理想的效果，尚存在诸多的不足之处，例如，稳定性比较弱、转换率偏低等等问题。这一系列的问题都会在一定程度上阻碍光电化学传感器性能的提升，导致富勒烯、氮化碳类型的碳基半导体材料成为了光电化学传感器备置过程中的首选材料。

此外，现阶段我国诸多的传感器制造商也会选择使用滴涂、浸泡等方法来备置原材料，但是由于生物相容性较差的营销，导致原材料很难与光源进行耦合。以此来看，我国光电化学传感器领域在未来的研究方向必然会集中在如何提升转换效率、强化均匀性、稳定性以及可控备置方案等方面。

参考文献：

[1]纳米鈀基氢传感材料[J].欧阳跃军，余刚，唐莉莉，司薇薇，乔利杰.传感器与微系统.2010（04）.

[2]基于纳米导电碳黑的高灵敏度柔性应变传感材料的制备及其性能研究[J].张帆，邹隽珺，宋楠，王冰新，王兰心.现代化工.2018（07）.

[3]基于碳纤维材料力阻效应的传感器工程应用初探[J].黄俊捷，刘荣桂，许兆辉，谢桂华.玻璃钢/复合材料.2017（09）.