半导体复合材料在光电化学生物分析中的应用

发布时间：2020-12-17 04:31

　　光电化学生物检测是近些年来新出现并迅速发展的起来的一种生物分析方法。其检测原理是基于在光照下目标分子与识别元件之间特异性的生物识别作用而导致电信号发生了变化。因其相比于电致化学发光背景信号低,有着仪器简单、易微型化、廉价等优点,且在未来生物检测中有着巨大潜力,因此吸引了越来越多的关注并取得了巨大的进步。半导体纳米粒子由于量子尺寸效应、表面效应等的存在,具有特殊的光电化学性质,因此广泛地应用于光电化学生物检测体系之中。但一些常用的半导体量子点如CdS量子点对生物分子存在毒性。因此,寻找新型的绿色的可应用于光电检测的半导体材料是非常有必要的。本文研究了新型的半导体复合材料并利用该材料成功构建了酶生物传感检测体系,发展了光电生物检测的进一步开发与应用,也为未来构建光电化学生物检测体系提供了新的思路。第一章绪论中,我们系统归纳了 PEC生物检测领域的发展,并且对其机制做详细的阐述。其中第一部分我们对目前采用的光敏材料做了分类介绍;第二部分详细介绍了该PEC方法在生物检测中的应用;第三部分描述了本文的选题思路和创新点。第二章报道了半导体CuInS2的复合材料在酶光电生物检测中的应用。我们合成并制... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１无机半导体（Ａ）阳极与（Ｂ）阴极光电流产生机理??

及生物识别元件（与电极紧密相连）这两大核心部件是必不可少的。如图１．１展??示了无机半导体材料光电流产生的机理当光照射半导体纳米粒子即光敏材??料时，如果吸收的光子能量高于其能带间隙，那么电子就从价带跃迁至导带从而??产生电子空穴对。在一定条件下，导带电子可以向电极或溶液中的电子受体转移，??从而产生阳极或阴极光电流。价带空穴同时也可能被溶液或电极中的电子所猝灭??并抑制光电流的产生。因此，有效电子供体／受体的存在能够高效抑制电子空穴??对的复合，促进光电流的稳定产生。在ＰＥＣ生物检测体系中，生物识别系统将??分析物的浓度转变为光电活性材料的性能的改变。在光照条件下，电极会随后将??生物识别系统与光电活性材料之间的物理／化学相互作用转化为电信号［１?Ｍ５］。图??１．２为其基本工作原理。??Ｉ＇ｒｒｂｒ?＾??ｔ???＾??？Ｉ紙??图１．２?ＰＥＣ生物分析基本原理示意图??２光敏材料的分类??２．１无机光敏材料??无机光敏材料主要为无机化合物构成的半导体光敏材料，如??Ｓｎ０２，Ｔｉ０２，ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，（：血一＾等１１６—？］。无机半导体材料由于其优异的ＰＥＣ性能??在生物分析领域得到了广泛的研究。不同的无机半导体材料由于有不同的能带，??对于光的吸收能力也不同，图Ｌ３为不同材料的能带分布。??２??

－??．？丨－?－＂?＿?Ｊ?ｕｍ．??，?－－?－－－－??ｊ：－４－?＿?二＝＝—＿：?＿??Ｉ?－５?－?ｚ?＿?？??１．５，．－．?ｎ?ｎ?ｎ?ｎｎｎ?ｎ?．??ｚ?？＝?－?－?－?．?？?．????．?．．?＜）．?Ｈ?？＞??＞?？?—?—??Ｊ?－６?－?Ｓ?＿？??１?．?Ｉ?２＾?－?－??爸?Ｓ?ｎ?＿??ｆ?．７－?２??－?３卜??－８?－?？??４??ｕ?＾??图１．３不同半导体材料导带，价带和费米能级ｖｓ．ＮＨＥ??其中１＾０２，５１１０２等宽禁带的半导体材料具有无毒无害、廉价易得〔性质稳定??等特点，受到了广泛的研究［２Ｕ２］，如图１．４所示，丁丨０２在紫外光作用下，价带上??的电子（ｅ＿）被激发跃迁到导带上，价带上产生空穴（Ｖ），导带上的匕转移到??外电路中，产生阳极光电流。根据ＡＬＰ原位催化转化ＡＡＰ反应产生的ＡＡ作为??电子供体活化Ｔｉ０２，增强阳极光电流，实现了对ＡＬＰ抑制剂的检测［２３］。??ＩＬＰＤ?１＾?Ｖ＂＇?１＾?ＡＡＰ??一?Ｂ?Ｉｆ?—??ｈｏ?＾?ＯＨ?ＡＡＰ??■康?ｖｐ－°ｘ??ｉ?）＾ＬｐＣ?＾?＾??Ａ。??Ａｓｃｏｒｂａｔｅ?＾??图１．４?ＡＬＰ催化转化ＡＡＰ生成ＡＡ活化Ｔｉ０２纳米晶的原理示意图??３??


本文编号：2921414