光电化学(PEC)生物分析技术以其独特的激发源和检测器件、易微型化、快速检测等特点，广泛应用于临床医学、化学检测、免疫分析、环境监测、生物传感器和食品检测等领域。p型半导体由于对还原性物质具有较强的抗干扰能力和稳定性，备受研究人员喜爱。近年来，研究人员发现基于光电材料的开关效应（通过改变条件实现阳极向阴极的转换）为开发创新阴极PEC生物传感器提供了发展路径。本论文基于BiVO4的开关效应，分别利用其对电子受体的快速响应以及与优异导电性能的Au复合构建的阴极PEC生物传感器，开展了如下两个工作:
　　1.首先用化学水热合成法制备了单斜晶型的BiVO4。利用热处理方法，在导电玻璃FTO基底上固定半导体材料BiVO4。研究发现BiVO4/FTO电极的光电流开关效应在很大程度上取决于其处理温度和电解槽中溶液的组成。BiVO4/FTO电极在500℃处理后，在O2的存在下，从阳极到阴极的光电流转变电位是～0.38V(vs SCE)，H2O2作为电子受体可有效改善阴极光电流。我们以典型的葡萄糖氧化酶(GOD)为例，构建了一种基于氧化酶的阴极PEC生物传感器。利用共价联结作用，制备了GOD/BiVO4/FTO电极。GOD/BiVO4/FTO电极对酶氧化产物H2O2表现出较高的灵敏度，从而实现对葡萄糖的有效检测。该PEC酶生物传感器在1-400μM内检测葡萄糖浓度时显示出良好的线性关系，相关系数达到0.9981，检测限为0.73μM（信噪比为3倍），所提出的传感平台受氧气和抗坏血酸的影响较小。本工作为开发其他基于氧化酶PEC生物传感器提供了一种有前景的方法。
　　2.基于Au纳米粒子与BiVO4形成的复合材料来提高光电转换效率、构建纳米酶生物传感器。采用柠檬酸三钠还原法制备AuNPs，并利用静电吸附作用，将AuNPs组装在ITO上，通过滴涂法在ITO/AuNPs电极上固定BiVO4，在高温条件下热处理制备ITO/AuNPs/BiVO4电极。研究并比较了ITO/BiVO4和ITO/AuNPs/BiVO4电极的PEC行为，并研究了该生物传感器的反应机制。研究发现，在可见光照射下，ITO/AuNPs/BiVO4电极在有氧条件下呈现出较大且稳定的阴极光电流。AuNPs可以促进BiVO4和ITO之间的电荷转移，加强BiVO4的电子-空穴对的有效分离，因此可显著增强光电极的阴极光电流。此外，在光照条件下，ITO/AuNPs/BiVO4电极具有模拟葡萄糖氧化酶的性质，在氧气存在下，葡萄糖可被光电极上的BiVO4价带的空穴氧化，引起阴极光电流的减小;同时消耗了体系中的氧气，减弱了BiVO4导带的电子与电子受体O2结合可能，导致阴极光电流进一步降低，有效实现对葡萄糖的直接检测。实验结果表明，该无酶PEC生物传感器显示出良好生物分析性能，电极对葡萄糖的动态响应范围为1×10-9～1×10-3M，检出限为2.6×10-10M(S/N=3)。本工作首次实现了将Au/BiVO4纳米酶代替葡萄糖氧化酶构建阴极光电化学传感器，整合了光电活性材料与纳米酶的特性，扩展了开发新型纳米材料光电化学生物传感器的方法。