一种基于稀磁半导体的钾离子核酸适配体光电化学传感器的构建及检测方法_2

文档序号:9488278阅读:来源:国知局
摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒前(a)后(b)的X-射线衍射光谱图(Α) 及其部分放大图(B);
[0026] 图4为16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒的X-射线光电子总能谱图(A);Zn2p轨 道(Β)、Μη2p轨道(C)以及0Is轨道⑶X-射线光电子能谱图;
[0027] 图5为16 %摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒在1000e下的磁化率随温度变化图⑷; 16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒在300K下的磁滞回线图(B);
[0028] 图6为16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒前(a)后(b)的紫外-可见漫反射光谱 (A)和光致发光谱(B);
[0029] 图7为不同电极在0.lmolLbH7. 0磷酸盐缓冲溶液中、偏电位为0. 2V及250W 的模拟太阳光照射条件下的光电流响应(a、氧化锌纳米棒;b、16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳 米棒;c、16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒+0. 5μπιο?L1槲皮素;d、修饰有钾离子核酸适配 体的16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒+0. 5μπιο?L1槲皮素;e、d体系+0. 186nmolL1钾 离子);
[0030] 图8为修饰有钾离子核酸适配体的16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒光阳极结合 不同浓度的钾离子(〇, 〇· 012, 0· 046, 0· 186, 0· 743, 2. 970, 11. 901nmolL3 后在 0·lmol LbH7. 0磷酸盐缓冲液中含有0. 5μmolL1槲皮素的光电流相应(从上往下),偏电位为 0. 2V、入射光功率为250W;插图为其线性校正曲线;
[0031] 图9为不同摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒光阳极在30mL0.lmolLbH7. 0磷酸盐 缓冲液中的光电流相应;16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒光阳极在含有lmmolL1不同体 积的槲皮素溶液中的光电流响应;偏电位为〇. 2V、入射光功率为250W;
[0032] 图10为常见的10倍的干扰离子如Na+,Ca2+,NH4+,Mg2+,Cu2+,Zn2+,Al3+及等倍的上 述离子的混合物对16%摩尔比猛掺杂氧化锌纳米棒光阳极在30mL0.lmolI^pH7. 0磷酸 盐缓冲液含有15μLlmmolL1槲皮素溶液中的光电流的影响比例,偏电位为0. 2V、入射光 功率为250W。
【具体实施方式】
[0033] 下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明,但是本发明的保护范围不局限于 所述实施例。
[0034] 实施例1 : 一种基于稀磁半导体的钾离子核酸适配体光电化学传感器的构建方 法,包括如下步骤:
[0035] (1)采用体积比为1:1:50的氨水、双氧水和水的混合溶液对ΙΤ0导电玻璃电极进 行清洗,然后用水冲洗干净后置于空气中晾干待用;
[0036] (2)将步骤(1)中晾干后的ΙΤ0导电玻璃电极浸入硝酸锌、硝酸钾和硫酸锰的混合 溶液中进行电化学沉积,相对于银/氯化银电极的沉积电位为-1. 0V,沉积温度为80°C,沉 积时间为120min,沉积后得到Μη掺杂树技状氧化锌纳米棒光阳极,所述混合液中硝酸锌溶 液的浓度为〇. 5mmolL\硝酸钾溶液的浓度为0.lmolL\混合溶液中所述Μη2+与Ζη2+的 摩尔比为16%。
[0037] (3)用水清洗步骤(2)中的Μη掺杂树技状氧化锌纳米棒光阳极,清除电极表面结 合不牢的物质,在80°C条件下干燥120min,得到结构稳固的直径为5mm的圆形Μη掺杂树技 状氧化锌纳米棒光阳极薄膜;
[0038] (4)制备树技状氧化锌纳米棒光阳极,作为参照电极,其制备方法与上述步骤的区 别仅在于不添加硫酸锰;
[0039] (5)将步骤(3)中得到的Μη掺杂树技状氧化锌纳米棒光阳极浸入l.OmL含有 1. 0μmolL1钾离子核酸适配体的磷酸盐缓冲溶液体系中,在25°C条件下自组装12h,将钾 离子核酸适配体固定在Μη掺杂树技状氧化锌纳米棒光阳极表面,用0.lmolL1磷酸盐缓冲 溶液洗去表面组装不牢的钾离子核酸适配体,得到钾离子核酸适配体基光电化学传感器。
[0040] 图2为低分辨率氧化锌纳米棒场发射扫描电镜图片㈧和16%摩尔比锰掺杂氧 化锌纳米棒场发射扫描电镜图片(C);高分辨率氧化锌纳米棒场发射扫描电镜图片(B)和 16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒能谱图(D);从电镜图片(A)或(B)可以看出,氧化锌纳米 棒的长度和直径分别约为1. 8μπι和300nm,而从16%摩尔比猛掺杂氧化锌纳米棒场发射扫 描电镜图片(C)可以看出其长度和直径分别约为1.2μπι和280nm。结果表明,锰的掺杂影 响了氧化锌纳米棒的轴向生长,而且,从能谱图(D)也能看出锰成功地掺进氧化锌纳米棒。
[0041] 图3为16 %摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒前(a)后(b)的X-射线衍射光谱图(A) 及其部分放大图(B);采用X-射线衍射光谱进一步证明了锰成功地掺进了氧化锌纳米棒, 且没有其它相的出现。从图(A)中看出16%摩尔比锰掺杂前后,衍射峰的位置发生了蓝移 (B图进行了局部放大),且衍射峰的强度也发生了不同程度的减弱。衍射峰的位置发生了 蓝移是因为锌离子半径(0.60A)小于锰离子的半径(0.66A),锰离子的掺杂导致氧化锌纳 米棒晶格的扩展,根据舍勒方程可以计算出,将出现更小的衍射峰位置。衍射峰强度的下降 表明锰离子的掺杂阻碍了氧化锌纳米棒的轴向生长。
[0042] 图4为16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒的X-射线光电子总能谱图(A);Zn2p轨 道(B)、Μη2p轨道(C)以及0Is轨道⑶X-射线光电子能谱图;X-射线光电子能谱进一 步地证明了锰离子掺进了氧化锌纳米棒的晶格,且每种元素对应的结合能对应于各元素的 化学态,且与以报道的结论一致。从整个图上没发现其他相的出现,表明我们成功地合成了 锰掺杂氧化锌纳米棒。
[0043] 图5为16 %摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒在1000e下的磁化率随温度变化图⑷; 16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒在300K下的磁滞回线图(B);从上图的磁化率曲线和磁滞 回线可以看出,16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒呈铁磁性,且居里温度大于300K,室温铁磁 性可能源于流动的电子调节远程的Mn2+-Mn2+铁磁耦合。铁磁性的出现,再次证明了锰离子 成功地掺杂进氧化锌纳米棒晶格。
[0044] 图6为16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒前(a)后(b)的紫外-可见漫反射光谱 (A)和光致发光谱(B);从紫外-可见漫反射光谱(A)可以看出,16%摩尔比锰掺杂氧化锌 纳米棒前(a)后(b)的吸收边发生了红移,表明锰的掺杂降低了氧化锌的带隙值;从光致发 光谱⑶可以看出,16%摩尔比锰掺杂氧化锌纳米棒前(a)后(b),发射峰发生了红移,及发 射峰强度增大,再次表明,锰离子成功地掺进氧化锌纳米棒晶格。
[0045] 本发明中所述的一种基于稀磁半导体的钾离子核酸适配体光电化学传感器的检 测方法,包括如下步骤:
[0046] (1)将制备好的钾离子核酸适配体基光电化学传感器浸入含钾离子浓度分别为 0· 012、0· 046、0· 186、0· 743、2. 970、1L901nmolL1 的溶液中,在 37°C条件下静置5min后用 0.lmolL1的磷酸盐缓冲溶液和水交叉洗涤,清洁表面未结合牢固的钾离子;
[0047] (2)将结合钾离子后的光电化学传感器浸入30mLpH为7的含有槲皮素的磷酸盐 缓冲溶液中,所述磷酸盐缓冲溶液的浓度为〇.lmolL1,所述槲皮素浓度为lmmolL1,体积 为15mL采用电流-时间实验技术,在偏置电位为0. 2V、250W的模拟太阳光照
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