(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211144080.9 (22)申请日 2022.09.20 (71)申请人 苏州清梭环境科技有限公司 地址 215100 江苏省苏州市相城区太平街 道聚金路98号1幢8楼818室 (72)发明人 任祥　陈金贵　岳荣　魏琴　高丽　 (74)专利代理 机构 苏州越知桥知识产权代理事 务所(普通 合伙) 32439 专利代理师 潘自国 (51)Int.Cl. G01N 27/30(2006.01) G01N 27/327(2006.01) G01N 27/42(2006.01) C01G 49/06(2006.01) C01B 21/082(2006.01)B82Y 40/00(2011.01) B82Y 30/00(2011.01) (54)发明名称 一种竞争型的铅离子光电化学适配体传感 器的制备方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于Z型Fe2O3@g‑C3N4异质 结构建的竞争型光电化学适配体传感器灵敏检 测铅离子的制备方法。 本发明以Fe2O3@g‑C3N4作 为基底材料增强了光电流响应， Fe2O3与g‑C3N4可 以形成了Z型能级交错的异质结结构， 这种异质 结结构的形成， 能够有效提高光生电子的传递速 度， 减少电子和空穴的复合率， 极大的提高了可 见光利用率。 以Z nO作为标记物标记DNA ‑2降低了 电子的传递效率， 当溶液中的铅离子被Zn O@DNA‑ 2识别后形成了Pb2+‑G4链体， 这种 Pb2+‑G4链体会 从电极表 面脱落， 释放到溶液中使得电极表面空 间位阻变小， 传感平台的电子传输增强， 光电流 信号实现放大， 提高检测灵敏度， 实现了对铅离 子的灵敏检测。 其检测限为3.1  pg/mL。 权利要求书2页 说明书6页 CN 115452907 A 2022.12.09 CN 115452907 A 1.一种基于Z型Fe2O3@g‑C3N4异质结构建的竞争型光电化学适配体传感器灵敏检测铅离 子的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： （1） 三氧化 二铁Fe2O3纳米球的制备 将0.1 ~10g FeCl3溶于含20  mL乙醇和1.4  mL水的混合溶剂中， 进行强力磁搅拌， 待 FeCl3完全溶解后， 在连续搅拌下加入1.6  ~3.5 g醋酸钠， 随后， 将均质溶液转移到50  mL特 富龙内衬的小瓶中， 用不锈钢外壳密封， 在18 0 ℃下保存12小时， 所得的沉淀用去离子水和 乙醇冲洗几次， 在80  ℃下干燥过夜， 得到F e2O3纳米球； （2） 氮化 碳g‑C3N4的制备 取20 ~50 g尿素粉末与1  ~ 5 g的1,3,5 ‑环己三醇混合， 用玛瑙砂 浆研磨10  min， 所得 粉体在有盖氧化铝坩埚中5 50 ℃煅烧3小时， 得到 浅灰色的产品被磨成粉末作为 最终产品； （3） 三氧化 二铁杂化氮化 碳Fe2O3@g‑C3N4复合材料的制备 取1 ~5 g的g‑C3N4纳米片， 滴加0.2~1 M H2SO4溶液调整pH值为6， 然后， 在超声0.5  h的 条件下， 将0.1  g的Fe2O3粉末加入 到上述悬浮液中， 搅拌4  h后得到均质悬浮液， 然后通 过旋 转蒸发去除溶剂， 合 成的混合粉末用去离子水和甲醇洗涤几次， 然后在8 0 ℃的烘箱中过夜 干燥； （4） 金纳米粒子Au  NPs溶液的制备 取1 mL质量分数为2%的氯金酸HAuCl4溶液稀释在200  mL水中， 然后加入5  mL质量分数 为1 %的柠檬酸钠C6H5O7Na3·2H2O溶液， 在剧烈搅拌下煮沸15  min， 停止加热后再搅拌10   min， 所得溶液冷却后置 于4 ℃冰箱中保存； （5） DNA‑2孵化的氨基化氧化锌ZnO@DNA ‑2的制备 取二水合醋酸锌0.1  M CH3COOZn 2H2O加入50 mL甲醇中， 搅拌至固体溶解， 然后， 在磁 搅拌下， 向CH3COOZn溶液中加入25  mL 0.5 M的氢氧化钠NaOH， 将溶液倒入反应釜中， 150   ℃加热6小时， 自然冷却至室温后， 离心收集氧化锌， 用甲醇洗涤几次得到ZnO粉末； ZnO氨基化是通过和3 ‑氨基丙基三乙氧基硅烷APTES反应得到的， 首先， 在100  mL 0.5  M NaOH溶液中加入1  g的ZnO粉末， 在70  ℃下搅拌24  h， 随后离心收集产物， 用蒸馏水反复 洗涤， 在30  ℃下真空干燥24  h， 然后将1  g预处理后的氧化锌产品加入10  mL甲醇和90  mL 水的溶液中， 在搅拌下， 向ZnO分散液中加入3  mL APTES， 将分散液加热至70  ℃， 保存24  h， 冷却至室温后， 超离心收集产物， 用蒸馏水洗涤， 3 0 ℃干燥24 h； 最后， 1 mL的1 μM的ZnO ‑NH2产物的氨基与1  mL1 μMDNA‑2的羧基反应制得ZnO@DNA ‑2， 为促进反应， 将5  mg 碳二亚胺盐酸盐EDC和1  mg N‑羟基丁二酰亚胺NHS加入到溶液中， 在 室温下搅拌3小时， 离心收集得到的ZnO@DNA ‑2产物； DNA‑1, (5’ ‑SH‑TCC CTC CCT CCC CCT CTC C‑3’) DNA‑2, (5’ ‑COOH‑GGA GAG GGG GAG GGA GGG A‑3’) （6） 光电化学传感器的制备 1） 将25×8 mm导电玻璃ITO分别用丙酮、 乙醇和超纯水分别洗25  min， 然后用氮气吹干 备用， 2） 将4 ~ 8 mg/mL的Fe2O3@g‑C3N4复合材料分散液超声至所有颗粒均匀分散为悬浮液， 将30  µL的Fe2O3@g‑C3N4复合材料悬浮液滴在导电玻璃表面， 即得到ITO/Fe2O3@C3N4复合材料 电极，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115452907 A 23） 室温下干燥后滴加10  μL的金纳米离子溶液， 70  ℃下烘干， 得到ITO/Fe2O3@g‑C3N4/Au 电极， 4） 常温下孵育20  μL 1.0 μM的适配体DNA ‑1,孵育时间为2  h， DNA‑1的巯基与Au形成 Au‑S键自组装在电极上， 5） 滴加20  μL 0.1 mM的巯基乙酸TGA， 常温孵育屏蔽非特异性位点， 最后将20  μL的 ZnO@DNA‑2孵育2 h， 自然晾干后传感器构建完成。 2.如权利要求1所述制备的方法得到的光电化学传感器， 其检测方法的特征， 包含步骤 如下： （1） 使用电化学工作站以三电极体系进行测试， 饱和甘汞电极为参比电极， 铂电极为辅 助电极， 制备的ITO修饰的传感器为工作电极， 在10  mL、 pH 6.0 ~ 8.5的PBS， 0.02  ~ 0.3  mol/L的抗坏血酸缓冲溶 液中进行测试； （2） 用时间 ‑电流法对铅离子进行检测， 设置电压为 ‑0.1 ~ 0.1 V， 运行时间160  s， 光 源波长为 400 ~ 430 nm； （3） 电极放置好之后， 每隔10  s开灯持续照射10  s， 记录光电流， 绘制工作曲线； （4） 将待测的铅离 子样品溶 液代替铅离 子标准溶 液进行检测。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115452907 A 3