半导体光电位分析法的研究

在一定波长光的激发下，半导体材料组装膜电极产生光电位，被测物定量地影响光电位的形成，从而可以用光电位法定量分析被测物。研究各类半导体材料包括纳米半导体材料的合成及在电极表面的组装，制备出对一定波长光有敏锐电位响应的组装膜电极，被测物将定量地敏化或钝化光电位，研究对被测物有敏感响应的电活性物和相应的绝缘材料在电极上的组装。系统地研究光电位形成的机理和界面电荷分布、能量变化、传质、反应和吸附过程。制备新型光电位传感器用于环境检测、食品安全分析、生物分析、新型太阳能材料检测等领域中。

本课题研究了各类半导体材料包括纳米半导体材料的合成及在电极表面的组装，研究了被测组分在光电传感器表面的反应机理和响应机理，制备了若干种具有较高选择性和灵敏度的光电化学传感器，并用于环境检测、食品安全分析和生物分析等领域中。例如：.1．利用聚（3-己基噻吩）功能化纳米二氧化钛构建可见光、零电位的农药分子光电化学传感器。在可见光的照射下，光子激发聚（3-己基噻吩）电子从价带跃迁到导带，并注入到纳米二氧化钛的导带，最后传递到电极上；同时纳米二氧化钛的空穴从价带跃迁到聚（3-己基噻吩）的价带，并于水反应生成羟基自由基，于是被测物毒死蜱被氧化成其自由基的形式并促进了光电流信号的放大。在优化的实验条件下，毒死蜱的线性检测范围是0.2-16 µmol/L，检出限为0.01 µmol/L。在其他杀虫剂存在的条件下，该光电化学传感器对毒死蜱具有极好的特异性，并能够用于青菜样品中毒死蜱的检测，展示出很好的应用前景。Analytical Chemistry, 2011, 83(24), 9681-9686.2．制作了基于纳米二氧化钛耦合丝网印刷电极的有机磷农药除线磷新型光电传感器。非电活性的除线磷可通过纳米二氧化钛光催化降解后间接进行电化学测定。采用循环伏安法（CV）和差示脉冲阳极溶出伏安法（DPASV）分别考察了降解后除线磷的电化学性能和阳极溶出伏安性能。溶出伏安法对降解后的除线磷测试的线性范围分别为0.02–0.1 µmol/L和0.2–1.0 µmol/L，检出限2.0 nmol/L。对青菜中除线磷的检测结果表明本文提出的方法与传统的气相色谱-质谱（GC-MS）联用法的测试结果一致。这种传感器有望成为一种简便、快速、灵敏地检测环境中有机磷农药的新方法。Analytical Chemistry, 2011, 83(13): 5290–5295.3．通过电化学方法在玻碳电极表面组装均匀的MOF-5薄膜，紫外可见漫反射光谱表明MOF-5表现出半导体性质，带隙值约为3.4eV。将该薄膜应用于了抗坏血酸的光电检测中，在0V的偏置电位下，得到的线性范围为0.05-1.4mM。该工作首次将MOFs材料应用在光电检测中，为进一步开发基于MOFs材料的光电检测传感器打下了基础。RSC Advances, 2012, 2, 12696–12698