摘要
微囊藻毒素-RR(MC-RR)因其在生态环境中广泛分布且对人体呈现出较强的毒性和致癌性，严重危害人体健康。因此，微量微囊藻毒素的定量测定对环境安全和人体健康都具有重要意义。本文以二维纳米材料碳化钛(Ti3C2MXene)为基底材料，耦合多种半导体纳米材料，构建了多种新型的MXene基纳米复合材料。进一步引入了具有特异性识别能力的核酸适配体，研制了多种光电化学自供能适配体传感器，实现了水环境中的微囊藻毒素的灵敏检测。该方法简单快速，选择性好，并取得一定的研究成果。具体内容如下: 1、集成TiO2/S-Ti3C2MXene光阳极和MoS2/S-Ti3C2MXene光阴极的自供能光电化学传感器用于灵敏检测微囊藻毒素-RR: 通过水热法和煅烧法，制备了TiO2/S-Ti3C2和MoS2/S-Ti3C2纳米材料。引入S掺杂Ti3C2纳米片与半导体(TiO2和MoS2)结合，产生了独特的肖特基结，有效调节费米能级，促进电子-空穴对的分离,拓宽光吸收，实现较高的光电转换效率。基于不同光电极之间的费米能级差异耦合肖特基结，增加了自供能传感系统的输出功率。进一步结合MC-RR适配体，基于空间位阻效应构建了一种新型双光电电极自供能传感器，用于MC-RR的灵敏检测。该传感器检测范围宽(10-16M-10-9M),检出限低(3.41×10-17M),选择性好，稳定性高，可成功应用于实际样品分析。所提出的S掺杂Ti3C2MXene肖特基结的设计思路，为双光电极内驱动自供能传感平台的构建提供一种新颖的方法。 2、基于Ag3BiO3/Ti3C2MXene肖特基结构建的自呼吸光电自供能传感器用于灵敏检测微囊藻毒素-RR: 通过层层组装的方法制备了Ag3BiO3/Ti3C2纳米材料。Ag3BiO3与Ti3C2形成肖特基异质结有效地促进了电子-空穴对的分离，并拓宽了光吸收，从而获得较高的光电转换效率。进一步采用Ag3BiO3/Ti3C2光阳极和Pt/C空气呼吸阴极构建了一种自呼吸无膜单室的光电化学自供能传感器。空气自呼吸阴极的使用能够有效补充体系中的溶解氧，从而增强了阴极的氧还原反应，同时光阳极表面将H2O氧化成O2，电子从外部电路传输到阴极，阴极表面将氧气还原成H2O,在阴阳极之间实现自呼吸水氧循环。通过结合特异性生物识别元件，构建了一种新型的自呼吸光电自供能传感器，实现了微囊藻毒素-RR的灵敏检测。所构筑的适配体传感器具有较宽的线性检测范围(10-15M-10-10M)和较低的检测限(1.05×10-16M)。该方法具有良好的抗干扰性、稳定性和重复性，可应用于实际样品的检测。 3、基于铝-空气电池增强的CeO2-Ti3C2/CuO基光电化学自供能传感器的构建及其微囊藻毒素-RR的灵敏检测: 通过层层组装，设计制备了CeO2-Ti3C2/CuOⅡ型异质结。半导体材料和MXenes耦合以形成肖特基结，从而有效地加速电子转移，促进电子和空穴的分离，并增加了光电转换效率，显著增强光电化学性能。以CeO2-Ti3C2/CuOⅡ型异质结构为光阴极，铝片为阳极，并在辐照下催化ORR,显著提高自供能传感器的功率输出密度。进一步耦合适配体，构建了铝空气电池增强的光电化学自供能传感器，实现了对MC-RR的灵敏检测，线性检测范围为(10-14M-10-8M),检测限达到2.32×10-15M。鉴于上述优势，所提出的自供能传感器具有出色的检测性能，同时为金属空气电池在分析检测中的运用提供了新的思路。
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