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光电化学(PEC)传感器是是一种利用光电转换的新型分析方法,通过将光作用于激发电极表面的活性物质,产生光电流作为检测信号的分析方法,其装置简洁,操作简便,具有重要的研究和应用价值。在众多的基于光电活性材料的光电化学传感器中,由于半导体硅单质的无毒环境友好、易于加工等性能使得其成为制备光电化学传感器的最佳材料。无机多核过渡金属铁氰化物,具有较高的电化学可逆性,作为电子传递介质,对许多氧化还原型分子具有电催化活性,在电化学分析领域中常作为功能膜修饰在电极表面用于分析检测众多的生物分子。基于这点,将其修饰在Pt/n-n+-Si光电极表面,设计三种不同的光电化学传感器,用于分析检测生物体系中的两种重要化学物质—抗坏血酸与过氧化氢。本文主要探讨了三种基于硅基的光电化学传感器:结合真空蒸镀膜技术在n-n+-Si表面化学(或电化学)修饰三种不同类型的过渡金属铁氰化物薄膜,然后实验采用两电极体系,以复合光电极与双铂片电极构成光电化学系统,在0V偏压下可见光持续光照,对不同的体系滴加不同浓度的检测物(抗坏血酸、过氧化氢),考察体系对检测物的光电流响应。实验结果表明,所构建的三种铁氰化物修饰硅基光电化学传感器对所检测物质具有良好的传感性能、选择性能及稳定性。值得注意的是,所构建的三种传感器免除了参比电极在使用过程中带来的离子污染,使操作更加简便,有利于未来实现生物传感器的微型化。实验内容包括以下三个部分:1.铁氰化钴薄膜修饰Pt/n-Si电极对抗坏血酸光电流检测通过在镀有铂金层的硅电极表面沉积铁氰化钴(CoHCF)薄膜,制备出一种新型检测抗坏血酸(AA)的光电化学传感器。在镀有40nm铂金层的表面带有9μm外延层的P重掺杂的n-n+-Si片上电化学沉积稳定的CoHCF薄膜。采用扫面电子显微镜(SEM),傅立叶变换红外(FTIR)光谱,X射线衍射(XRD)和循环伏安(CV)对修饰在Pt/n-n+-Si电极上的CoHCF薄膜进行表征。CoHCF修饰Pt/n-n+-Si可以在取消参比电极并是零偏电压的情况下,采用两电极体系对抗坏血酸进行光电检测。该复合修饰电极通过滴加不同浓度的AA于体系中而表现出良好的光电响应和稳定性。其中在1.0×106-1.0×103范围内成良好的线性响应,检测限(S/N=3)是1.0×10-6M。该传感器不仅提供了一种简单快速检测抗坏血酸的方法,并且成功取消了参比电极带来的不便。2.一种新型CoNiHCF/PANI复合薄膜修饰硅基光电极对过氧化氢检测通过在重掺杂P带有9μm外延层的n-n+-Si片表面真空蒸镀40nm厚的铂金层,然后在该基底电极表面通过电化学循环伏安法沉积一层CoNiHCF(铁氰化钴镍)/PANI(聚苯胺)复合薄膜,以此制备一种复合硅基光电极,并对其进行扫描电镜(SEM)、傅立叶红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)表征,同时研究该修饰电极的光电化学行为。采用两电极体系可见光光照及零偏压下,使用该修饰电极对不同浓度的H2O2进行光电流检测。实验结果表明,该复合薄膜光电极对低加于体系中不同浓度的H2O2具有良好的光电响应,在2.0×10-6-1.16×10-4M范围内具有良好的线性响应,检测限(S/N=3)为1.0×10-6M。该传感器不仅为H2O2提供了一种新的灵敏有效的分析方法,同时通过过渡金属与导电高分子复合提高了该修饰电极的稳定性。3.铁氰化镍/石墨烯杂交修饰提高硅基光电极对过氧化氢的检测性能采用化学沉积法将铁氰化镍(NiHCF)沉积在修饰石墨烯的Pt/n-n+-Si电极上,并对其进行表征。实验结果表明铁氰化镍/石墨烯硅基光电极显示出显著的光电化学性能,同时将其应用于过氧化氢的光电检测中。采用两电极体系,在可见光照射下,通过在体系中滴加不同浓度的过氧化氢,该传感电极与仅修饰铁氰化镍的硅基电极相比,表现出更强的光电响应,灵敏度、选择性、稳定性和检测范围均显著提高,其中在2.0×10-6M-4.2×10-4M的浓度范围内具有良好的线性响应,检测限为1.0×10-6M。该过氧化氢光电化学传感器为过氧化氢光电检测提高一种快捷、灵敏的分析方法。