一种光驱动自供能传感器及其使用方法

1.本发明属于光驱动自供能传感器领域，尤其涉及一种光驱动自供能传感器及其使用方法。


背景技术：

2.光驱动自供能传感器具有背景低、节能环保、稳定性好和能在复杂环境中不断监测等优点，已经在小分子污染物检测领域获得了广泛的应用。光驱动自供能传感器的传统设计是基于光电极与铂丝构成光助燃料电池体系作为电信号源以及目标物识别平台，但微弱的电信号难以满足高精度检测领域的高灵敏度、高准确度要求。因此，开发一种高精度光驱动自供能传感器具有重大深远的意义。
3.在过去的几年里，信号放大和双线性策略在自供能传感器的灵敏度和准确度提高方面分别取得很大的进步。信号放大可以有效地提高检测的灵敏度，它通过增强信号的明显变化而不是一些原始信号的微弱变化来量化目标，从而可以使相邻梯度浓度的信号差距拉大和更低浓度的分析容易。双线性分析与自供能传感器合作时，自校准功能可以使其获得更高的准确度。但是，现有的自供能传感器的信号放大和双线性检测严重依赖于材料复合或双检测模式，影响了组装简便性和检测快速性。同时，自供能传感器灵敏度和准确度的同步提升研究还不成熟。因此，有必要开发出一种新的机制来进一步改进并兼顾信号放大与双线性测量在自供能传感器中实现精度增强的表现。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的不足，本技术提出了一种光驱动自供能传感器及其使用方法，本发明所设计的传感器组装简便，可以保证较低的加工成本并且可实现在任何场合的快速搭建；电信号增强，使得该传感器具有更高的灵敏度，可以获得更宽的检测限和更低的检测限；还具有自校准功能，规避了线性读取不准确等因实验操作不规范或操作人员差异性产生的误差，使该传感器在高精度快速检测领域具有广泛的应用前景。
5.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
6.一种光驱动自供能传感器，包括：光阳极、光阴极、k2s2o8试剂、电解质溶液、石英单室反应池、模拟太阳光光源和电化学工作站：
7.所述光阳极和光阴插入装有电解质溶液的石英单室反应池内，所述光阳极和光阴极之间通过外部电路接通，完成双光电极光助燃料电池体系搭建；
8.所述k2s2o8试剂溶于电解质溶液中；
9.所述模拟光源正对双光电极表面；
10.所述电化学工作站与光阳极、光阳极电路连接，获取检测信号。
11.进一步，电解质溶液中k2s2o8试剂溶的浓度在3mm～14mm。
12.进一步，所述光阳极是bivo4修饰的掺杂氟的sno2透明导电玻璃(fto)电极。
13.进一步，制备光阳极的方法：配置0.4m碘化钾(ki)溶液，用硝酸(hno3)调整ph至
1.7；将0.97g五水合硝酸铋(bi(no3)3
·
5h2o)、0.23m苯醌和20ml无水乙醇加入前述溶液中制成bioi电沉积溶液；以fto导电玻璃为工作电极，铂丝为对电极，饱和ag/agcl为参考电极的三电极体系进行电沉积；电沉积得到bioi/fto电极后，用5ml二甲基亚砜(dmso)和0.2m的乙酰乙酰氧化钒混合溶液对bioi/fto电极进行化学转化；化学转化后，在450℃下进行热处理2h，加热速率为2℃/min；热处理后，用1m氢氧化钠(naoh)溶液清洗30min，以去除表面生成的五氧化二钒层杂质；最后观察到fto基底上形成了一层黄色薄膜，完成bivo4/fto光阳极制备。
14.进一步，在制备光阳极的方法中，电化学沉积法具体采用恒电位法，其中电压为-0.1v。
15.进一步，在制备光阳极的方法中，将浓度为5μmol/l巯基修饰的目标物适配体溶液滴涂在bivo4/fto电极外表面，80℃下温育6h，得到所述光阳极。
16.进一步，所述光阴极是钼酸盐铁氰化物(moohcf)修饰的fto电极。
17.进一步，制备光阴极的方法：将0.165gk3fe(cn)6、0.620gh
24
mo7n6o
24
·
4h2o和3.728gkcl溶于25ml超纯水中制成moohcf电沉积溶液；以fto导电玻璃为工作电极，铂丝为对电极，饱和ag/agcl为参考电极的三电极体系进行电沉积；电沉积后，用去离子水反复清洗3次，最后观察到fto基底上沉积了一层橙黄色薄膜，完成光阳极制备。
18.进一步，制备光阴极的方法中，电化学沉积法具体采用循环伏安法，其中电压窗口为-0.1～0.8v，扫速为100mv/s，循环圈数为80圈。
19.一种光驱动自供能传感器的使用方法，包括如下步骤：
20.w1：准备工作，将k2s2o8试剂溶于电解质中，并将双光电极光助燃料电池体系与电化学工作站连接，完成光驱动自供能传感器的搭建；配置空白对照溶液和一系列不同浓度梯度的待测物溶液；
21.w2：设计信号提取方法：通过电化学工作站cpcr测量采集双光电极光助燃料电池体系的v-i数据，进行功率分析，在低电流-高电压和高电流-低电压处分别提取到与待测物浓度相关的功率峰峰值；
22.w3：建立标准线性：将光阳极置于不同浓度梯度的待测物溶液中孵育30min，采集相应的双功率峰峰值，进行数据拟合处理，得到两条与待测物浓度相关的标准线性。
23.本发明的有益效果：
24.(1)本发明选用bivo4修饰的fto作为光阳极和moohcf修饰的fto作为光阴极，搭建了一种结构新颖的双光电极驱动的光助燃料电池体系。与传统单光电极/铂电极体系相比，本发明所设计的双光电极体系更有利于绿色环保且降低成本。
25.(2)本发明通过耦合k2s2o8增强电池的电信号，开路电压增强约为2～3倍，短路电流增强约为3～5倍，功率最大值增强约为2～3倍，大幅提高了光驱动自供能传感器的灵敏度。
26.(3)本发明首次通过耦合k2s2o8激活出电池两个功率峰(分别在低电流-高电压处和高电流-低电压处)，实现了光驱动自供能传感器的自校准功能，具体地本发明的双信号(双线性)传感器一次测量可以得两个浓度，这两个浓度应该是一样的，如果两个浓度差别很大就说明测量有问题，操作人员由此检查是不是线性读取不准确等因实验操作不规范或操作人员差异性产生的误差；提高了光驱动自供能传感器的准确度。
27.(4)本发明提出了一种新的信号放大和双线性联合机制来提高光驱动自供能传感器的性能，对光驱动自供能传感器的发展具有较大的推动作用，尤其对光驱动自供能传感器检测精度的增强具有重大意义。
附图说明
28.图1为实施例1中光驱动自供能传感器的结构示意图；
29.图2为实施例1中光驱动自供能传感器与传统光驱动自供能传感器性能对比；
30.图3为实施例1中光驱动自供能传感器的氯霉素浓度与v-i相关性图；
31.图4为实施例1中光驱动自供能传感器的氯霉素浓度与p-i相关性图；
32.图5为实施例1中两个最大功率(p
max1
，p
max2
)与对应氯霉素浓度的线性相关曲线图。
33.图6为比较例1中光驱动自供能传感器的氯霉素浓度与p-i相关性图；
34.图7为比较例1中最大功率p
max
与对应氯霉素浓度的线性相关曲线图。
具体实施方式
35.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
36.一种光驱动自供能传感器，包括：光阳极、光阴极、k2s2o8试剂、电解质溶液、石英单室反应池、模拟太阳光光源和电化学工作站：所述光阳极和光阴极平行插入装有电解质溶液的石英单室反应池内，并通过外部电路接通；所述k2s2o8试剂溶于电解质溶液中；所述模拟光源正对双光电极表面；所述电化学工作站与双光电极体系连接，用于采集并分析检测信号。
37.在本实施例中，电解质溶液采用ph＝5～7的磷酸盐缓冲溶液，光阳极和光阴极在光照和费米能级差的驱动下，构成双光电极光助燃料电池体系，形成电流通路从而产生电能。k2s2o8分子同时起电解质和电子受体作用，使得电池低电流处电压增大明显并且在光电极上形成的电子空穴重组反应受到抑制以增强低电压处电流，得到低电流-高电压和高电流-低电压处的两个功率峰。
38.实施例1
39.1.光电极的制备
40.(1)光阳极的制备：
41.首先，配置0.4m碘化钾(ki)溶液，用硝酸(hno3)调整ph至1.7；其次，将0.97g五水合硝酸铋(bi(no3)3·
5h2o)、0.23m苯醌和20ml无水乙醇加入前述溶液中制成bioi电沉积溶液；然后，以fto导电玻璃为工作电极，铂丝为对电极，饱和ag/agcl为参考电极的三电极体系进行恒电位电沉积，电压为-0.1v；电沉积得到bioi/fto电极后，用5ml二甲基亚砜(dmso)和0.2m的乙酰乙酰氧化钒混合溶液对bioi/fto电极进行化学转化；化学转化后，在450℃下进行热处理2h，加热速率为2℃/min；热处理后，用1m氢氧化钠(naoh)溶液清洗30min，以去除表面生成的五氧化二钒层杂质；最后，观察到fto基底上形成了一层黄色薄膜，完成bivo4/fto光阳极制备。
42.(2)光阴极的制备：
43.将0.165gk3fe(cn)6、0.620gh
24
mo7n6o
24
·
4h2o和3.728gkcl溶于25ml超纯水中制成moohcf电沉积溶液；以fto导电玻璃为工作电极，铂丝为对电极，饱和ag/agcl为参考电极的三电极体系进行循环伏安电沉积，电压窗口为-0.1～0.8v，扫速为100mv/s，循环圈数为80圈；电沉积后，用去离子水反复清洗3次，最后观察到fto基底上沉积了一层橙黄色薄膜，完成光阳极制备。
44.2.光驱动自供能传感器的构建
45.(1)将浓度为5μmol/l巯基修饰的目标物适配体溶液滴涂在bivo4/fto电极外表面，80℃下温育6h，得到所述的光阳极。
46.(2)将制备的光阳极和光阴极平行插入装有ph＝7的磷酸盐缓冲溶液的石英反应池，并通过外部电路连通；将11m m的k2s2o8试剂溶于磷酸盐缓冲溶液中；模拟光源正对双光电极表面；电化学工作站与双光电极体系连接，用于采集检测信号。
47.3.自供能传感器用于检测氯霉素
48.(1)引入待测物：将光阳极置于不同浓度梯度的氯霉素溶液中孵育30min，由于dna匹配，适配体对氯霉素分子进行精确的识别和捕获。随着适配体捕获的氯霉素数量的增加，大量的适配体-氯霉素复合物被固定在光阳极上，导致开路电压不断增强。同时，适配体-氯霉素复合物也可以被光生空穴氧化，从而降低了适配体对界面电子转移的抑制作用，提高了电子的分离效率，从而逐渐增加了短路电流密度和最大功率(p
max
)。
49.(2)设计信号提取方法：通过电化学工作站cpcr测量采集双光电极光助燃料电池体系的v-i数据，进行功率分析，在低电流-高电压(i＝2μa,u＝0.313v)和高电流-低电压(i＝8μa,u＝0.06156v)处分别提取到与待测物浓度相关的功率峰。更具体地，结合附图2中2a所示的u-i图，由于功率＝电压
×
电流，在图中表现即p
max1
＝u-i图中作i＝2,u＝0.313两条垂直线构成的长方形面积；所以p是从u-i得来，即p-i图是从u-i得来，即2b所示。
50.(3)建立标准线性：采集相应的双功率峰峰值，进行数据拟合处理，建立氯霉素浓度与p
max1
和p
max2
之间的对应关系，得到两条自供能方法灵敏检测氯霉素的标准曲线。
51.图3和图4为所构建的光驱动自供能传感器的氯霉素浓度与电压-电流曲线和功率-电流曲线的关系图。由图可知，光驱动自供能传感器的电压、电流和两个最大功率(p
max1
，p
max2
)与氯霉素浓度的对数值呈现良好的线性关系，结果如图5所示。
52.实施例2
53.1.光电极的制备
54.(1)光阳极的制备：
55.首先，配置0.4m碘化钾(ki)溶液，用硝酸(hno3)调整ph至1.7；其次，将0.97g五水合硝酸铋(bi(no3)3
·
5h2o)、0.23m苯醌和20ml无水乙醇加入前述溶液中制成bioi电沉积溶液；然后，以fto导电玻璃为工作电极，铂丝为对电极，饱和ag/agcl为参考电极的三电极体系进行恒电位电沉积，电压为-0.1v；电沉积得到bioi/fto电极后，用5ml二甲基亚砜(dmso)和0.2m的乙酰乙酰氧化钒混合溶液对bioi/fto电极进行化学转化；化学转化后，在450℃下进行热处理2h，加热速率为2℃/min；热处理后，用1m氢氧化钠(naoh)溶液清洗30min，以去除表面生成的五氧化二钒层杂质；最后，观察到fto基底上形成了一层黄色薄膜，完成bivo4/fto光阳极制备。
56.(2)光阴极的制备：
57.将0.181gk3fe(cn)6、0.686gh
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mo7n6o
24
·
4h2o和3.8gkcl溶于27.5ml超纯水中制成moohcf电沉积溶液；以fto导电玻璃为工作电极，铂丝为对电极，饱和ag/agcl为参考电极的三电极体系进行循环伏安电沉积，电压窗口为-0.1～0.8v，扫速为100mv/s，循环圈数为80圈；电沉积后，用去离子水反复清洗3次，最后观察到fto基底上沉积了一层橙黄色薄膜，完成光阳极制备。
58.2.光驱动自供能传感器的构建
59.(1)将浓度为3μmol/l巯基修饰的目标物适配体溶液滴涂在bivo4/fto电极外表面，80℃下温育6h，得到所述的光阳极。
60.(2)将制备的光阳极和光阴极平行插入装有ph＝6的磷酸盐缓冲溶液的石英反应池，并通过外部电路连通；将3mm k2s2o8试剂溶于磷酸盐缓冲溶液中；模拟光源正对双光电极表面；电化学工作站与双光电极体系连接，用于采集并分析检测信号。
61.3.自供能传感器用于检测氯霉素
62.(1)引入待测物：将光阳极置于不同浓度梯度的氯霉素溶液中孵育30min，由于dna匹配，适配体对氯霉素分子进行精确的识别和捕获。随着适配体捕获的氯霉素数量的增加，大量的适配体-氯霉素复合物被固定在光阳极上，导致开路电压不断增强。同时，适配体-氯霉素复合物也可以被光生空穴氧化，从而降低了适配体对界面电子转移的抑制作用，提高了电子的分离效率，从而逐渐增加了短路电流密度和最大功率(p
max
)。
63.(2)设计信号提取方法：通过电化学工作站cpcr测量采集双光电极光助燃料电池体系的v-i数据，进行功率分析，在低电流-高电压和高电流-低电压处分别提取到与待测物浓度相关的功率峰。
64.(3)建立标准线性：采集相应的双功率峰峰值，进行数据拟合处理，建立氯霉素浓度与p
max1
和p
max2
之间的对应关系，得到两条自供能方法灵敏检测氯霉素的标准曲线。
65.实施例3
66.1.光电极的制备
67.(1)光阳极的制备：
68.首先，配置0.44m碘化钾(ki)溶液，用硝酸(hno3)调整ph至1.7；其次，将1.06g五水合硝酸铋(bi(no3)3·
5h2o)、0.25m苯醌和22ml无水乙醇加入前述溶液中制成bioi电沉积溶液；然后，以fto导电玻璃为工作电极，铂丝为对电极，饱和ag/agcl为参考电极的三电极体系进行恒电位电沉积，电压为-0.1v；电沉积得到bioi/fto电极后，用6ml二甲基亚砜(dmso)和0.24m的乙酰乙酰氧化钒混合溶液对bioi/fto电极进行化学转化；化学转化后，在450℃下进行热处理2h，加热速率为2℃/min；热处理后，用1m氢氧化钠(naoh)溶液清洗30min，以去除表面生成的五氧化二钒层杂质；最后，观察到fto基底上形成了一层黄色薄膜，完成bivo4/fto光阳极制备。
69.(2)光阴极的制备：
70.将0.165gk3fe(cn)6、0.620gh
24
mo7n6o
24
·
4h2o和3.728gkcl溶于25ml超纯水中制成moohcf电沉积溶液；以fto导电玻璃为工作电极，铂丝为对电极，饱和ag/agcl为参考电极的三电极体系进行循环伏安电沉积，电压窗口为-0.1～0.8v，扫速为100mv/s，循环圈数为80圈；电沉积后，用去离子水反复清洗3次，最后观察到fto基底上沉积了一层橙黄色薄膜，完成光阳极制备。
71.2.光驱动自供能传感器的构建
72.(1)将浓度为6μmol/l巯基修饰的目标物适配体溶液滴涂在bivo4/fto电极外表面，80℃下温育6h，得到所述的光阳极。
73.(2)将制备的光阳极和光阴极平行插入装有ph＝5的磷酸盐缓冲溶液的石英反应池，并通过外部电路连通；将14mm k2s2o8试剂溶于磷酸盐缓冲溶液中；模拟光源正对双光电极表面；电化学工作站与双光电极体系连接，用于采集并分析检测信号。
74.3.自供能传感器用于检测氯霉素
75.(1)引入待测物：将光阳极置于不同浓度梯度的氯霉素溶液中孵育30min，由于dna匹配，适配体对氯霉素分子进行精确的识别和捕获。随着适配体捕获的氯霉素数量的增加，大量的适配体-氯霉素复合物被固定在光阳极上，导致开路电压不断增强。同时，适配体-氯霉素复合物也可以被光生空穴氧化，从而降低了适配体对界面电子转移的抑制作用，提高了电子的分离效率，从而逐渐增加了短路电流密度和最大功率(p
max
)。
76.(2)设计信号提取方法：通过电化学工作站cpcr测量采集双光电极光助燃料电池体系的v-i数据，进行功率分析，在低电流-高电压和高电流-低电压处分别提取到与待测物浓度相关的功率峰。
77.(3)建立标准线性：采集相应的双功率峰峰值，进行数据拟合处理，建立氯霉素浓度与p
max1
和p
max2
之间的对应关系，得到两条自供能方法灵敏检测氯霉素的标准曲线。
78.比较例1
79.1.光电极的制备
80.(1)光阳极的制备：
81.首先，配置0.4m碘化钾(ki)溶液，用硝酸(hno3)调整ph至1.7；其次，将0.97g五水合硝酸铋(bi(no3)3
·
5h2o)、0.23m苯醌和20ml无水乙醇加入前述溶液中制成bioi电沉积溶液；然后，以fto导电玻璃为工作电极，铂丝为对电极，饱和ag/agcl为参考电极的三电极体系进行恒电位电沉积，电压为-0.1v；电沉积得到bioi/fto电极后，用5ml二甲基亚砜(dmso)和0.2m的乙酰乙酰氧化钒混合溶液对bioi/fto电极进行化学转化；化学转化后，在450℃下进行热处理2h，加热速率为2℃/min；热处理后，用1m氢氧化钠(naoh)溶液清洗30min，以去除表面生成的五氧化二钒层杂质；最后，观察到fto基底上形成了一层黄色薄膜，完成bivo4/fto光阳极制备。
82.(2)光阴极的制备：
83.将0.181gk3fe(cn)6、0.686gh
24
mo7n6o
24
·
4h2o和3.8gkcl溶于27.5ml超纯水中制成moohcf电沉积溶液；以fto导电玻璃为工作电极，铂丝为对电极，饱和ag/agcl为参考电极的三电极体系进行循环伏安电沉积，电压窗口为-0.1～0.8v，扫速为100mv/s，循环圈数为80圈；电沉积后，用去离子水反复清洗3次，最后观察到fto基底上沉积了一层橙黄色薄膜，完成光阳极制备。
84.2.光驱动自供能传感器的构建
85.(1)将浓度为3μmol/l巯基修饰的目标物适配体溶液滴涂在bivo4/fto电极外表面，80℃下温育6h，得到所述的光阳极。
86.(2)将制备的光阳极和光阴极平行插入装有ph＝6的磷酸盐缓冲溶液的石英反应池，并通过外部电路连通；模拟光源正对双光电极表面；电化学工作站与双光电极体系连
接，用于采集并分析检测信号。
87.3.自供能传感器用于检测氯霉素
88.(1)引入待测物：将光阳极置于不同浓度梯度的氯霉素溶液中孵育30min，由于dna匹配，适配体对氯霉素分子进行精确的识别和捕获。随着适配体捕获的氯霉素数量的增加，大量的适配体-氯霉素复合物被固定在光阳极上，导致开路电压不断增强。同时，适配体-氯霉素复合物也可以被光生空穴氧化，从而降低了适配体对界面电子转移的抑制作用，提高了电子的分离效率，从而逐渐增加了短路电流密度和最大功率(p
max
)。
89.(2)设计信号提取方法：通过电化学工作站cpcr测量采集双光电极光助燃料电池体系的v-i数据，进行功率分析，提取到与待测物浓度相关的功率峰。
90.(3)建立标准线性：采集相应的功率峰峰值，进行数据拟合处理，建立氯霉素浓度与p
max
之间的对应关系，得到一条自供能方法灵敏检测氯霉素的标准曲线。
91.结合图6和7，可以看到它的基础功率最大值小，故加入目标物后功率最大值变化小，故线性的斜率很低，故传感器灵敏度低，且只有一个峰，没有双线性，故比较例1的传感器准确度没有本发明高。
92.从图1看，本技术在电解质溶液中添加过硫酸钾之后，功率最大值(量化目标物的信号)变高并且出现了两个功率最大值(因为有两个峰)。量化信号增大即信号放大策略，使得灵敏度增加，因为加入目标物后大的量化信号变化更大，变化越大就说明变化越清楚，即传感器越灵敏；第二个峰即双信号(双线性)策略，使得传感器能一次测量得出两次数据，这两个数据可以自校准，增强传感器测量结果的准确性。
93.上述实施例中，仅以氯霉素为检测对象进行说明，但是本发明所设计的光驱动自供能传感器及其使用方法不局限于对氯霉素的检测，还适用于其他的检测对象。
94.以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种光驱动自供能传感器，其特征在于，包括：光阳极、光阴极、k2s2o8试剂、电解质溶液、石英单室反应池、模拟太阳光光源和电化学工作站：所述光阳极和光阴插入装有电解质溶液的石英单室反应池内，所述光阳极和光阴极之间通过外部电路接通，完成双光电极光助燃料电池体系搭建；所述k2s2o8试剂溶于电解质溶液中；所述模拟光源正对双光电极表面；所述电化学工作站与光阳极、光阴极电路连接，获取检测信号。2.根据权利要求1所述的一种光驱动自供能传感器，其特征在于，电解质溶液中k2s2o8试剂的浓度在3mm～14mm。3.根据权利要求2所述的一种光驱动自供能传感器，其特征在于，所述光阳极是bivo4修饰的掺杂氟的sno2透明导电玻璃(fto)电极。4.根据权利要求3所述的一种光驱动自供能传感器，其特征在于，制备光阳极的方法：配置0.4m碘化钾溶液，用硝酸调整ph至1.7；将0.97g五水合硝酸铋、0.23m苯醌和20ml无水乙醇加入前述溶液中制成bioi电沉积溶液；以fto导电玻璃为工作电极，铂丝为对电极，饱和ag/agcl为参考电极的三电极体系进行电沉积；电沉积得到bioi/fto电极后，用5ml二甲基亚砜和0.2m的乙酰乙酰氧化钒混合溶液对bioi/fto电极进行化学转化；化学转化后，在450℃下进行热处理2h，加热速率为2℃/min；热处理后，用1m氢氧化钠溶液清洗30min，以去除表面生成的五氧化二钒层杂质；最后观察到fto基底上形成了一层黄色薄膜，完成bivo4/fto光阳极制备。5.根据权利要求4所述的一种光驱动自供能传感器，其特征在于，在制备光阳极的方法中，电化学沉积法具体采用恒电位法，其中电压为-0.1v。6.根据权利要求4所述的一种光驱动自供能传感器，其特征在于，在制备光阳极的方法中，将浓度为5μmol/l巯基修饰的目标物适配体溶液滴涂在bivo4/fto电极外表面，80℃下温育6h，得到所述光阳极。7.根据权利要求2所述的一种光驱动自供能传感器，其特征在于，所述光阴极是钼酸盐铁氰化物(moohcf)修饰的fto电极。8.根据权利要求7所述的一种光驱动自供能传感器，其特征在于，制备光阴极的方法：将0.165gk3fe(cn)6、0.620gh
24
mo7n6o
24
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4h2o和3.728gkcl溶于25ml超纯水中制成moohcf电沉积溶液；以fto导电玻璃为工作电极，铂丝为对电极，饱和ag/agcl为参考电极的三电极体系进行电沉积；电沉积后，用去离子水反复清洗3次，最后观察到fto基底上沉积了一层橙黄色薄膜，完成光阳极制备。9.根据权利要求8所述的一种光驱动自供能传感器，其特征在于，制备光阴极的方法中，电化学沉积法具体采用循环伏安法，其中电压窗口为-0.1～0.8v，扫速为100mv/s，循环圈数为80圈。10.一种光驱动自供能传感器的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：w1：准备工作，将k2s2o8试剂溶于电解质中，并将双光电极光助燃料电池体系与电化学工作站连接，完成如权利要求1所述一种光驱动自供能传感器的搭建；配置空白对照溶液和一系列不同浓度梯度的待测物溶液；w2：设计信号提取方法：通过电化学工作站cpcr测量采集双光电极光助燃料电池体系
的v-i数据，进行功率分析，在低电流-高电压和高电流-低电压处分别提取到与待测物浓度相关的功率峰峰值；w3：建立标准线性：将光阳极置于不同浓度梯度的待测物溶液中孵育30min，采集相应的双功率峰峰值，进行数据拟合处理，得到两条与待测物浓度相关的标准线性。

技术总结
本发明公开了一种光驱动自供能传感器及其使用方法，本申请利用K2S2O8活化技术激发光助燃料电池(PFC)自供能体系产生更灵敏的光电信号，使其开路电压增强约为2～3倍，短路电流增强约为3～5倍，功率最大值增强约为2～3倍。同时，K2S2O8使PFC在低电压-高电流和高电压-低电流两种状态形成双功率峰结构，为双线性自校准功能的开发提供了基础，提高了传感器的准确度。本发明提供的传感器不仅模式新颖，而且制备过程简单、加工成本低、灵敏度和准确度极高，对光驱动自供能传感器的发展具有较大的推动作用，尤其对光驱动自供能传感器检测精度的增强具有重大意义。强具有重大意义。强具有重大意义。


技术研发人员：孙俊 季星宇 杜晓娇 朱镕权 周鑫
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2023.03.09
技术公布日：2023/7/22