摘 要：光致電的化學(xué)是某些物質(zhì)和激發(fā)態(tài)下的光電物質(zhì)間產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象導(dǎo)致光電流產(chǎn)生變化的現(xiàn)象?；谶@種現(xiàn)象，光致電的化學(xué)分析漸漸發(fā)展起來。光致電的化學(xué)分析具有靈敏度高、選擇性好的特點，其設(shè)備儀器比較簡單，容易實現(xiàn)微型化，是一種應(yīng)用前景非常廣的分析法。文章分析了光致電的化學(xué)分子和傳感器在近幾年取得的研究進展。

關(guān)鍵詞：光致電化學(xué)分析；傳感器；研究進展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.136

光致電的化學(xué)分析與單一化學(xué)發(fā)光、單一電化學(xué)方面的分析法不同，其依賴光電化學(xué)方面的系統(tǒng)出了要具備與光電池類似的光電的效應(yīng)之外，更為重要的是待檢測的物體必須參與到或者影響光化學(xué)系統(tǒng)過程。所以待測物和光電化學(xué)的活性物質(zhì)間直接或者間接的化學(xué)、物理與生物性質(zhì)的作用非常重要。由于有生物與化學(xué)分子參與，化學(xué)分析對于光電化學(xué)與光電生物電池領(lǐng)域的研究具有促進作用。另外，對光致電的化學(xué)分析進行研究，需要以光電極制備為基礎(chǔ)，建立一個完整的光致電的化學(xué)分析傳感系統(tǒng)?；瘜W(xué)的分析法和傳感器為相互依存的兩部分。文章分析了光電領(lǐng)域的化學(xué)分析和該領(lǐng)域的傳感器在近幾年的研究及該領(lǐng)域的發(fā)展前景。

1 光致電的化學(xué)分析的研究領(lǐng)域

（1）光致電的化學(xué)分析在納米材料半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究進展。納米材料具有表面積大、活性催化、超級導(dǎo)電與光電性等很多優(yōu)良的物理性質(zhì)。納米材料的光敏半導(dǎo)體所接收到的能量比禁帶寬度光照大時，電子從價帶向?qū)мD(zhuǎn)移，形成電子的空穴對。若通過合適的方式抑制空穴對復(fù)合，讓電子轉(zhuǎn)移至外電路電極或電子受體/供體當(dāng)中，會有光電流產(chǎn)生。以這一原理為基礎(chǔ)，很多納米材料的半導(dǎo)體材料用于制造光致電的化學(xué)式傳感器，應(yīng)用到光致電的化學(xué)分析當(dāng)中。

（2）光致電化學(xué)分析在復(fù)合的光電材料界的研究。要提高光的轉(zhuǎn)換率可以利用兩種方法：第一，使電子空穴負(fù)荷的幾率降低，第二，使可見光區(qū)域當(dāng)中的光吸收增加。對量子點進行修飾或讓量子點和其他的大禁帶的寬度當(dāng)中的納米例子進行雜交，能夠?qū)崿F(xiàn)空穴符合率有效降低，此外，通過窄禁帶的寬度當(dāng)中的納米結(jié)構(gòu)，將電子由窄禁帶的寬度移至大禁帶的寬度，這樣可以使電荷產(chǎn)生分離，大大降低空穴對復(fù)合率。利用有機染料可以增加復(fù)合材料可見光的區(qū)域的光吸收，例如玫瑰紅、葉酸綠、甲苯基紫、硫堇很多有機的染料都可以作為復(fù)合材料的敏化劑。另外一種辦法就是摻入適合的離子，無機的復(fù)合式材料通常是配合物的光電材料和無機的光電材料經(jīng)過復(fù)合而形成的，也可以為兩個不同禁帶寬度無機半導(dǎo)體的材料進行復(fù)核而形成的一種材料。

2 生物大分子于光致電的化學(xué)傳感器當(dāng)中的具體應(yīng)用

光致電傳感器的領(lǐng)域里，除了上文提到的幾種光電材料之外，還可以通過一些生物類大分子具有的光電變化來完成生物分子與其他物質(zhì)之間的具有的互相作用的研究。利用抗體來修飾的納米電極與修飾有抗原和過氧化物質(zhì)，完成制備紫外光的致電化學(xué)傳感器。過氧化物的催化反應(yīng)加快了電極與電解質(zhì)間電子的傳遞，提升了光催化的活性。利用TNs來修飾的過氧化物是光活性的陽極，用于可見光區(qū)域中的H2O2的檢測。Ti的基利用陽極的氧化物生產(chǎn)出的TNs，能夠為光致電提供更大表面積，同時材料的兼容性與統(tǒng)一性更好。光致電的化學(xué)性高靈敏檢測分子時，以適體和目標(biāo)的靶細胞識別為基礎(chǔ)。經(jīng)過DNA的條形碼具有的自組裝與DNA在Au的納米例子進行鍵合成為生物性的條形碼。雜交之后，生物性條形碼和適配體發(fā)生共軛。目標(biāo)的靶分子引入的時候，由于適體能夠緊密的對雙鏈DNA目標(biāo)的靶分子實現(xiàn)特異性的連接，DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)打開的時候，生物性條形碼在溶液當(dāng)中釋放。由SnO2來修飾的通過APS實現(xiàn)硅烷化，之后由形成的基底和交聯(lián)試劑的戊二醛產(chǎn)生反應(yīng)，余下的醛基能夠固定被胺包裹的所有適體。釋放的生物性條形碼被ITO的電極適體獲取。要形成更多DNA，就要加入具有互補性的DNA，光化學(xué)的活性物質(zhì)能夠插入到DNA雙螺旋的結(jié)構(gòu)當(dāng)中。在光照作用下，電子供體當(dāng)中存在的草酸鈉會使電流產(chǎn)生。大量ATP分子釋放出大量生物性的條形碼，條形碼能夠被ITO的電極獲取，會由更多光電花絮二的活性物質(zhì)引入到DNA中，使電流更強，間接對ATP進行測定。

3 光致電化學(xué)分析的發(fā)展趨勢及前景

最近幾年，我國的光致電化學(xué)分析和傳感器處于不斷的發(fā)展當(dāng)中，由于裝置點的化學(xué)分析技術(shù)具有電化學(xué)與光化學(xué)兩方面的優(yōu)勢，因此得到了非常廣泛的關(guān)注，具有良好的發(fā)展前景。光致電的分析及傳感器技術(shù)由于具有明顯的優(yōu)勢，因而具有廣闊的發(fā)展空間。筆者認(rèn)為，要從以下方面進行研究。

（1）深入研究光致電的化學(xué)分析的具體方法。盡管光致電的化學(xué)分析的研究在最近幾年有了巨大進步，生物性的傳感器研究與金策性能方面也有很大進步，但是，相較于光化學(xué)的分析與電化學(xué)分析而言，光致電化學(xué)領(lǐng)域的研究方法缺乏一定的規(guī)律性。所以，要從光致電分析的檢測模式和信號的傳導(dǎo)原理入手，深入探究光致電的方法。

（2）創(chuàng)新光電化學(xué)的材料，使電極具有更高光電轉(zhuǎn)化率。以材料科學(xué)與光電池研究為基礎(chǔ)，來研制具有高轉(zhuǎn)換率的光電領(lǐng)域的材料；通過復(fù)合材料進一步修飾光電極，提升光電材料的轉(zhuǎn)換率，這是促使光致點化學(xué)分析與相關(guān)傳感器取得有效發(fā)展的可行規(guī)劃。

（3）構(gòu)建光致電的化學(xué)反應(yīng)相關(guān)體系。雖然光化學(xué)材料的種類繁多，但是能夠用于光致電的化學(xué)分析方面的材料只有半導(dǎo)體的納米材料與傳統(tǒng)型光電應(yīng)用材料，和分子的相互作用形成功能性匹配的光致電的化學(xué)行業(yè)的測定體系不多。因此，要結(jié)合各種光致電材料具有的具體特征和被分析物具有的性質(zhì)，找尋更多反應(yīng)的平臺，建構(gòu)全面的光致電的反應(yīng)體系。

4 結(jié)語

隨著光致電研究的不斷深入，未來將會構(gòu)建出更多光致電的化學(xué)分析方法和傳感器，大大拓展光致電分析應(yīng)用的范圍，使該項技術(shù)在食品安全與藥品研制以及環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域得到充分的應(yīng)用。

參考文獻：

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作者簡介：韓永明（1982-），男，河南林州人，碩士，工程師，研究方向：應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)分析、化學(xué)工程與工藝、環(huán)境工程。