CN107202828A - 一种基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器及其制备与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器及其制备与应用，制备方法中，首先在ITO导电玻璃上采用电沉积的方法修饰二维纳米材料g‑C₃N₄，然后采用水热法原位生长铁钴氢氧化物，进而制备得到g‑C₃N₄负载的硼掺杂的铁钴氧化物Bi@Fe_xCo_1‑xO₃/g‑C₃N₄修饰的工作电极。最后，利用该材料的良好的生物相容性和大的比表面积，负载上雌二醇抗体。在进行检测时，由于硼掺杂的铁钴氧化物B@Fe_xCo_1‑xO₃可以催化L‑抗坏血酸‑2‑磷酸三钠盐AAP原位产生L‑抗坏血酸AA，并进而为光电检测提供电子供体，再利用抗体与抗原的特异性定量结合对电子传输能力的影响，使得光电流强度相应降低，最终实现了采用无标记的光电化学方法检测雌二醇的光电传感器的构建。

Description

一种基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电 化学传感器及其制备与应用

技术领域

本发明涉及新型纳米功能材料制备与生物化学传感器检测技术领域，尤其涉及一种可用于雌二醇检测的光电化学传感器及其制备与应用，具体涉及一种基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器及其制备与应用。

背景技术

环境雌激素（Environmental Estrogens）又称环境荷尔蒙，是一类环境内分泌干扰物质，在环境中具有体内雌激素作用或具有拮抗雄激素效应。这些物质广泛存在于河流、土壤、大气及农产品中，可通过食物链或直接接触等途径进入人或动物体内，干扰机体内分泌系统,破坏血浆中正常的激素水平，从而对机体的生殖、发育、肿瘤发生、神经系统、免疫系统等产生多方面的影响。尤其对孕产妇健康会产生极大的影响，甚至可能导致胎儿或新生儿出现流产、死胎或各种出生缺陷。由于环境雌激素分布广泛，种类繁多，即使在极低浓度下也会对生物产生很大的影响。因此，检测环境雌激素尤为重要。

环境雌激素种类繁多，包括人工合成化合物及植物天然雌激素，广泛分布于自然界中。雌二醇便是一种类固醇类合成雌激素，它是一种内源性雌激素，其化学简式是C₁₈H₂₄O₂，化学名称是雌甾-1，3，5（10）-三烯-3,17-β二醇，是雌性激素中最重要和作用最强的一种激素，对促进和调节女性副性器官的发育和第二性征的形成，对蛋白质、糖、脂类、水、电解质及钙和磷的代谢都有重要影响。有研究发现，人体中雌二醇含量与某些肿瘤，如乳腺癌、子宫癌和肝癌等密切相关。因此，研发用于雌二醇检测的传感器具有重要的意义和广阔的市场应用前景。

目前，检测雌二醇的方法主要有色谱法、质谱法等。此类检测方法的使用仪器贵重且操作复杂，化验人员需要经过专业培训才能进行检测，这样不利于对于环境污染的即时、快速、便捷检测和监测。因此，研发成本低、检测快、灵敏度高、特异性强的雌二醇传感器对于保障人类健康和维护生存环境安全具有重要的科学意义和实用价值。

光电化学传感器由于背景信号低、灵敏度高、设备简单、检测成本低、易于微型化等特点，近几年被越来越多的研究者所关注。光电化学传感器是基于外加光源激发光电敏感材料导致电子-空穴对进行分离，在合适的偏电位条件下，实现电子在电极、半导体及修饰物和分析物上的快速传递，并形成光电流。在最优条件下，分析物浓度的变化会直接影响光电流的大小，再利用生物免疫结合或者核酸适配体特异性交联，就可以根据光电流的变化实现对分析物的定性定量分析。

光电化学传感器的研究主要围绕提高检测的灵敏度、选择性和稳定性等方面，其最关键的技术就是对光电流的大小及稳定性、对抗体等可实现特异性结合的生物分子的吸附、固定等性能的提高。g-C₃N₄作为一种新一代的光催化剂，具有比表面积大、吸附力强、生物相容性好等优点。但是，在实际的研究应用中，g-C₃N₄的纯材料还存在一些缺陷。这是由于其具有低的电导率、高电荷载流子的复合速率和对460nm以上光谱几乎无吸收造成的，因此往往需要通过掺杂、复合或共聚作用等方法来修改其电子结构和能带组态，从而优化其光活性。在这些方法中，在异质结表面形成合适的能带结构是最重要的必要条件，由此可以有效增强电荷的有效分离，从而增加光催化性能。此外，在耦合杂交过程中，也会充分导致异质结在空间上有效的降低电荷载流子的复合。

因此，通过设计和创造通用的材料制备方法，寻找合适的复合或掺杂材料与形成高效的异质结界面，在极大提高电极界面光电化学活性的同时，更大程度的提高生物分子的负载量是研发具有灵敏度高、特异性好、稳定性强的光电化学传感器的关键技术。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器及其制备与应用，制备出灵敏度高、检测快速、特异性强的雌二醇光电化学传感器，可用于雌二醇的快速、灵敏检测。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器的制备方法，所述方法包括如下步骤：

S11：以ITO导电玻璃为工作电极，铂丝电极为对电极，以g-C₃N₄和氧化石墨烯的混合溶液为电解液，在两电极系统中，采用循环伏安法，电压范围为-1.4～0.4V，扫速为60～100mV/s，电沉积11～20圈，将沉积完的电极用去离子水清洗，制得g-C₃N₄修饰的工作电极。

氧化石墨烯具有良好的导电性，与g-C₃N₄充分混合后，有利于光催化剂g-C₃N₄电沉积到ITO导电玻璃上，同时也增大了电极的比表面积，从而更有利于负载更多的催化剂纳米材料。

S12：将所述步骤S11中得到的g-C₃N₄修饰的工作电极放于铁离子和钴离子的混合溶液中，放入高压反应釜中，在120～240℃下在反应釜中反应6～24小时，将反应完的电极用去离子水清洗，制得g-C₃N₄负载铁钴氢氧化物修饰的工作电极。

在g-C₃N₄沉积好的电极表面，采用水热法直接原位制备过渡金属氢氧化物，不但有利于催化材料负载量增大，而且，所得到的复合材料可以在电极表面坚实牢固。

S13：以铂丝电极为对电极，与所述步骤S12中得到的g-C₃N₄负载铁钴氢氧化物所修饰的工作电极，组成两电极系统，采用i-t法进行电置换反应，电压设定0.2～1.5V，时间为10～36000s，将反应完的电极用去离子水清洗，制得B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄修饰的工作电极。

通过电化学置换方法，将过渡金属氢氧化物直接原位转换成硼掺杂的过渡金属氧化物，从而获得结实牢固、导电性好的具有电催化活性的纳米复合材料，使得进行光电化学检测时，L-抗坏血酸-2-磷酸三钠盐AAP可以在电极表面直接被催化产生抗坏血酸AA，为光电化学检测提供了电子供体，并实现了信号的放大，极大的提高了检测灵敏度。

上述步骤S11至步骤S13为B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄所修饰的工作电极的制备方法，通过上述方法制备得到的B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄所修饰的工作电极中，硼掺杂的过渡金属氧化物与g-C₃N₄的充分接触，有效阻止了光生电子-空穴对的复合，极大地提高了光催化活性，由于二者的相互作用，拓宽了光敏波长地范围，实现了在可见光区地光催化作用，极大地提高了太阳光地利用效率，解决了g-C₃N₄虽然光催化效果好，但是在太阳光照射下光催化效果差的技术问题。并且，制备的B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄具有优良的生物相容性、大的比表面积，极其有利于吸附和负载抗体、DNA等生物及蛋白质分子，从而更有效的提高了生物传感器的检测稳定性和灵敏度。

S14：在所述步骤S13制得的B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄修饰的工作电极表面滴涂8～12µL浓度为10µg/mL的雌二醇抗体溶液，在4℃条件下保存晾干；较佳的，在4℃冰箱中保存晾干。

S15：将所述步骤S14中得到的电极用PBS缓冲溶液清洗，继续在电极表面滴涂8～12µL 浓度为100µg/mL的牛血清白蛋白溶液，4℃条件下保存晾干；较佳的，在4℃冰箱中保存晾干。

S16：将所述步骤S15中得到的电极用PBS缓冲溶液清洗，在4℃条件下保存晾干；较佳的，在4℃冰箱中保存晾干，制得雌二醇光电化学传感器。

步骤S14至步骤S16为利用B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄所修饰的工作电极制备雌二醇光电化学传感器的方法。将B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄二维复合纳米材料应用于光电化学生物传感器的制备中，显著提高了光生载流子的有效浓度，大大提高了光电化学传感器的检测灵敏度，使得光电化学生物传感器实现了在实际工作中的应用。

作为优选，所述步骤S11中，g-C₃N₄和氧化石墨烯的混合溶液的制备方法为：

将5mg的g-C₃N₄和0.1～0.5mg的氧化石墨烯混合，然后加入10mL去离子水，搅拌10min后进行水浴超声处理，制得g-C₃N₄和氧化石墨烯的混合溶液。较佳的，所述的水浴超声处理时间为1小时。

当然，上述g-C₃N₄和氧化石墨烯的混合溶液的制备方法并不唯一，根据实际需要的不同，g-C₃N₄和氧化石墨烯的质量可以取其他合适的量，去离子水也可以相应的调整，搅拌时间和水浴超声处理的时间当然也可以调整，也可以根据实际需要选择其他可行的配置方法，本发明并不具体限定。

作为优选，所述步骤S12中，铁离子和钴离子的混合溶液的制备方法为：

将0.5～5mmol的铁盐、0.5～5mmol的钴盐和25mmol硫脲混合，加入100mL去离子水，然后搅拌至全部溶解，制得铁离子和钴离子的混合溶液。

同样，上述铁离子和钴离子的混合溶液的制备方法并不唯一，可以实际需要进行调整，除此之外，所述步骤S12中，g-C₃N₄修饰的工作电极除了放于铁离子和钴离子的混合溶液中，还可以放于镍离子和钴离子的混合溶液、镍离子和铁离子的混合溶液、或者，铈离子和钴离子的混合溶液中等，相应的形成g-C₃N₄负载镍钴氢氧化物修饰的工作电极、g-C₃N₄负载镍铁氢氧化物修饰的工作电极、或者，g-C₃N₄负载铈钴氢氧化物修饰的工作电极等，选择不同的混合溶液，最终形成的工作电极不同，对于检测雌二醇的光电化学传感器而言，采用铁离子和钴离子的混合溶液时形成的工作电极效果最好。

作为优选，所述铁盐为：硫酸铁、氯化铁、硝酸铁或乙酸铁；所述钴盐为：硫酸钴、氯化钴、硝酸钴或乙酸钴。

作为优选，所述PBS缓冲溶液的浓度为10mmol/L，PH值为7.4。相对于上述g-C₃N₄和氧化石墨烯的混合溶液的制备方法，以及铁离子和钴离子的混合溶液的制备方法，此浓度和PH值的PBS缓冲溶液更合适。

第二方面，本发明还提供一种采用上述方法制备而成的基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器。

第三方面，本发明还提供一种上述的基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器的应用，用于检测雌二醇的含量。

作为优选，所述雌二醇的检测包括如下步骤：

S21：标准溶液配制：配制一组包括空白标样在内的不同浓度的雌二醇标准溶液。

S22：传感器修饰：将所述步骤S21中配制的不同浓度的雌二醇标准溶液分别滴涂到所述的雌二醇光电化学传感器的表面，4℃条件下保存。较佳的，在4℃冰箱中保存。

S23：工作曲线绘制：将饱和甘汞电极作为参比电极，铂丝电极作为辅助电极，与所述步骤S22中修饰好的雌二醇光电化学传感器组成三电极系统，连接到光电化学检测设备上；在电解槽中先后加入15mL、PH值为9.6的Tris-HCl缓冲溶液和5 mL、10mmol/L的L-抗坏血酸-2-磷酸三钠盐AAP溶液；采用i-t测试手段，根据所得的光电流值与雌二醇标准溶液浓度之间的关系，绘制工作曲线。

S24：雌二醇的检测：用待测样品代替所述步骤S21中的雌二醇标准溶液，按照所述步骤S22和S23中的方法进行检测，根据响应信号的强度值和工作曲线，得到待测样品中雌二醇的含量。

本发明提供一种雌二醇光电化学传感器及其制备与应用，具体提供一种基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器，所述的硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料为g-C₃N₄负载的硼掺杂的铁钴氧化物B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄，所述的硼掺杂的铁钴氧化物B@Fe_xCo_1-xO₃是以铁钴氢氧化物为前驱体并通过电化学置换方法制备得到的，所述的雌二醇光电化学传感器由雌二醇抗体、牛血清白蛋白依次修饰到B@FexCo_1-xO₃/g-C₃N₄所修饰的工作电极上制备得到，所述的工作电极为ITO导电玻璃。

本发明提供的雌二醇光电化学传感器的制备方法中，首次采用原位复合和电化学置换方法制备了高光电化学活性、高电催化活性、高比表面积、高生物相容性的B@Fe_xCo_{1- x}O₃/g-C₃N₄所修饰的工作电极，并且首次将B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄二维复合纳米材料应用于光电化学生物传感器的制备中，该方法具有如下有益效果：

（1）氧化石墨烯的良好导电性，与g-C₃N₄充分混合后，有利于光催化剂g-C₃N₄电沉积到ITO导电玻璃上，同时也增大了电极的比表面积，从而更有利于负载更多的催化剂纳米材料。

（2）在g-C₃N₄沉积好的电极表面，采用水热法直接原位制备过渡金属氢氧化物，不但有利于催化材料负载量增大，而且所得到的复合材料可以在电极表面坚实牢固。

（3）通过电化学置换方法，将过渡金属氢氧化物直接原位转换成硼掺杂的过渡金属氧化物，从而获得结实牢固、导电性好的具有电催化活性的纳米复合材料，使得进行光电化学检测时，L-抗坏血酸-2-磷酸三钠盐AAP可以在电极表面直接被催化产生抗坏血酸 AA，为光电化学检测提供了电子供体，并实现了信号的放大，极大的提高了检测灵敏度。

（4）所制备的硼掺杂的过渡金属氧化物与g-C₃N₄的充分接触，有效阻止了光生电子-空穴对的复合，极大地提高了光催化活性，由于二者的相互作用，拓宽了光敏波长地范围，实现了在可见光区地光催化作用，极大地提高了太阳光地利用效率，解决了g-C₃N₄虽然光催化效果好，但是在太阳光照射下光催化效果差的技术问题。

（5）所制备的B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄具有优良的生物相容性、大的比表面积，极其有利于吸附和负载抗体、DNA等生物及蛋白质分子，从而更有效的提高了生物传感器的检测稳定性和灵敏度。因此，该B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄所修饰的工作电极的有效制备，具有重要的科学意义和应用价值。

（6）首次将B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄二维复合纳米材料应用于光电化学生物传感器的制备中，显著提高了光生载流子的有效浓度，大大提高了光电化学传感器的检测灵敏度，使得光电化学生物传感器实现了在实际工作中的应用；该材料的应用，也为相关生物传感器，如电致化学发光传感器、电化学传感器等提供了技术参考，具有广泛的潜在使用价值。

（7）本发明提供雌二醇光电化学传感器的制备方法简单，操作方便，制备得到的雌二醇光电化学传感器能够实现对样品的快速、灵敏、高选择性检测，并且成本低，可应用于便携式检测，具有市场发展前景。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供一种基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器及其制备与应用，所述制备方法包括如下步骤：

S11：以ITO导电玻璃为工作电极，铂丝电极为对电极，以g-C₃N₄和氧化石墨烯的混合溶液为电解液，在两电极系统中，采用循环伏安法，电压范围为-1.4～0.4V，扫速为60mV/s，电沉积20圈，将沉积完的电极用去离子水清洗，即制得g-C₃N₄所修饰的工作电极；其中，g-C₃N₄和氧化石墨烯的混合溶液的配置方法为：将5mg的g-C₃N₄和0.1mg的氧化石墨烯混合，加入10mL去离子水，然后搅拌10min后，再进行水浴超声处理1小时，即制得g-C₃N₄和氧化石墨烯的混合溶液。

S12：将步骤S11中得到的g-C₃N₄所修饰的工作电极放于铁离子和钴离子的混合溶液中，放入高压反应釜中，在240℃下在反应釜中反应6小时，将反应完的电极用去离子水清洗，即制得g-C₃N₄负载铁钴氢氧化物所修饰的工作电极；其中，铁离子和钴离子的混合溶液的配置方法为：将0.5mmol的硫酸铁、5mmol的硫酸钴和25mmol硫脲混合，加入100mL去离子水，然后搅拌至全部溶解，即制得铁离子和钴离子的混合溶液。

S13：以铂丝电极为对电极，与步骤S12中得到的g-C₃N₄负载铁钴氢氧化物所修饰的工作电极，组成两电极系统，采用i-t法进行电置换反应，电压设定0.2V，时间为36000s，将反应完的电极用去离子水清洗，即制得B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄所修饰的工作电极。

S14：将步骤S13中得到的B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄所修饰的工作电极的表面滴涂8µL浓度为10µg/mL的雌二醇抗体溶液，4℃冰箱中保存晾干。

S15：将步骤S14中得到的电极用浓度为10mmol/L、PH值为7.4的PBS缓冲溶液清洗，继续在电极表面滴涂8µL 浓度为100µg/mL的牛血清白蛋白溶液，4℃冰箱中保存晾干。

S16：将步骤S15中得到的电极用浓度为10mmol/L、PH值为7.4的PBS缓冲溶液清洗，在4℃冰箱中保存晾干后，即制得雌二醇光电化学传感器。

其中，步骤S11至步骤S13为B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄所修饰的工作电极的制备方法，步骤S14至步骤S16为利用B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄所修饰的工作电极制备雌二醇光电化学传感器的方法。

本实施例还提供一种基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器的应用方法，用于检测雌二醇，所述步骤如下：

S21：标准溶液配制：配制一组包括空白标样在内的不同浓度的雌二醇标准溶液。

S22：传感器修饰：将步骤S21中配制的不同浓度的雌二醇标准溶液分别滴涂到实施例4制备的雌二醇光电化学传感器表面，4℃冰箱中保存。

S23：工作曲线绘制：将饱和甘汞电极作为参比电极，铂丝电极作为辅助电极，与步骤S22中修饰好的传感器组成三电极系统，连接到光电化学检测设备上；在电解槽中先后加入15mL、PH值为9.6的Tris–HCl缓冲溶液和5 mL浓度为10mmol/L的L-抗坏血酸-2-磷酸三钠盐AAP溶液；采用i-t测试手段，根据所得的光电流值与雌二醇标准溶液浓度之间的关系，绘制工作曲线；其线性检测范围为：0.3～100 ng/mL，检出限为：0.1 ng/mL。

S24：雌二醇的检测：用待测样品代替步骤S21中的雌二醇标准溶液，本实施例中待测样品为河水，按照步骤S22和S23中的方法进行检测，根据响应信号的强度值和工作曲线，得到待测样品中雌二醇的含量。

实施例2

本实施例提供一种雌二醇光电化学传感器及其制备与应用，所述制备方法包括如下步骤：

S11：以ITO导电玻璃为工作电极，铂丝电极为对电极，以g-C₃N₄和氧化石墨烯的混合溶液为电解液，在两电极系统中，采用循环伏安法，电压范围为-1.4～0.4V，扫速为80mV/s，电沉积15圈，将沉积完的电极用去离子水清洗，即制得g-C₃N₄所修饰的工作电极；其中，g-C₃N₄和氧化石墨烯的混合溶液的配置方法为：将5mg的g-C₃N₄和0.3mg的氧化石墨烯混合，加入10mL去离子水，然后搅拌10min后，再进行水浴超声处理1小时，即制得g-C₃N₄和氧化石墨烯的混合溶液。

S12：将步骤S11中得到的g-C₃N₄所修饰的工作电极放于铁离子和钴离子的混合溶液中，放入高压反应釜中，在180℃下在反应釜中反应10小时，将反应完的电极用去离子水清洗，即制得g-C₃N₄负载铁钴氢氧化物所修饰的工作电极；其中，铁离子和钴离子的混合溶液的制备方法为：将3mmol的硝酸铁、3mmol的硝酸钴和25mmol硫脲混合，加入100mL去离子水，然后搅拌至全部溶解，即制得铁离子和钴离子的混合溶液。

S13：以铂丝电极为对电极，与步骤S12中得到的g-C₃N₄负载铁钴氢氧化物所修饰的工作电极，组成两电极系统，采用i-t法进行电置换反应，电压设定1.0V，时间为1200s，将反应完的电极用去离子水清洗，即制得B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄所修饰的工作电极。

S14：在步骤S13中得到的B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄所修饰的工作电极的表面滴涂10µL浓度为10µg/mL的雌二醇抗体溶液，4℃冰箱中保存晾干。

S15：将步骤S14中得到的电极用浓度为10mmol/L、PH值为7.4的PBS缓冲溶液清洗，继续在电极表面滴涂10µL 浓度为100µg/mL的牛血清白蛋白溶液，4℃冰箱中保存晾干。

S16：将步骤S15中得到的电极用浓度为10mmol/L、PH值为7.4的PBS缓冲溶液清洗，在4℃冰箱中保存晾干后，即制得雌二醇光电化学传感器。

本实施例还提供一种雌二醇光电化学传感器的应用方法，用于检测雌二醇，所述步骤如下：

S21：标准溶液配制：配制一组包括空白标样在内的不同浓度的雌二醇标准溶液。

S22：传感器修饰：将步骤S21中配制的不同浓度的雌二醇标准溶液分别滴涂到实施例4制备的雌二醇光电化学传感器表面，4℃冰箱中保存。

S23：工作曲线绘制：将饱和甘汞电极作为参比电极，铂丝电极作为辅助电极，与步骤S22中修饰好的传感器组成三电极系统，连接到光电化学检测设备上；在电解槽中先后加入15mL、PH值为9.6的Tris–HCl缓冲溶液和5 mL浓度为10mmol/L的L-抗坏血酸-2-磷酸三钠盐AAP溶液；采用i-t测试手段，根据所得的光电流值与雌二醇标准溶液浓度之间的关系，绘制工作曲线；其线性检测范围为：0.3～120 ng/mL，检出限为：0.1 ng/mL。

S24：雌二醇的检测：用待测样品代替步骤S21中的雌二醇标准溶液，按照步骤S22和S23中的方法进行检测，根据响应信号的强度值和工作曲线，得到待测样品中雌二醇的含量。

实施例3

本实施例提供一种雌二醇光电化学传感器及其制备与应用，所述制备方法包括如下步骤：

S11：以ITO导电玻璃为工作电极，铂丝电极为对电极，以g-C₃N₄和氧化石墨烯的混合溶液为电解液，在两电极系统中，采用循环伏安法，电压范围为-1.4～0.4V，扫速为100mV/s，电沉积11圈，将沉积完的电极用去离子水清洗，即制得g-C₃N₄所修饰的工作电极；其中，g-C₃N₄和氧化石墨烯的混合溶液的配置步骤为：将5mg的g-C₃N₄和0.5mg的氧化石墨烯混合，加入10mL去离子水，然后搅拌10min后，再进行水浴超声处理1小时，即制得g-C₃N₄和氧化石墨烯的混合溶液。

S12：将步骤S11中得到的g-C₃N₄所修饰的工作电极放于铁离子和钴离子的混合溶液中，放入高压反应釜中，在120℃下在反应釜中反应24小时，将反应完的电极用去离子水清洗，即制得g-C₃N₄负载铁钴氢氧化物所修饰的工作电极；其中，铁离子和钴离子的混合溶液的配置步骤为：将5mmol的乙酸铁、0.5mmol的乙酸钴和25mmol硫脲混合，加入100mL去离子水，然后搅拌至全部溶解，即制得铁离子和钴离子的混合溶液。

S13：以铂丝电极为对电极，与步骤S12中得到的g-C₃N₄负载铁钴氢氧化物所修饰的工作电极，组成两电极系统，采用i-t法进行电置换反应，电压设定1.5V，时间为10s，将反应完的电极用去离子水清洗，即制得B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄所修饰的工作电极。

S14：在步骤S13制备所得到的B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄所修饰的工作电极的表面滴涂12µL浓度为10µg/mL的雌二醇抗体溶液，4℃冰箱中保存晾干。

S15：将步骤S14中得到的电极用PBS清洗，继续在电极表面滴涂12µL浓度为100 µg/mL的牛血清白蛋白溶液，4℃冰箱中保存晾干。

S16：将步骤S15中得到的电极用浓度为10mmol/L、PH值为7.4的PBS缓冲溶液清洗，在4℃冰箱中保存晾干后，即制得雌二醇光电化学传感器。

本实施例还提供一种雌二醇光电化学传感器的应用方法，用于检测雌二醇，所述步骤如下：

S21：标准溶液配制：配制一组包括空白标样在内的不同浓度的雌二醇标准溶液。

S22：传感器修饰：将步骤S21中配制的不同浓度的雌二醇标准溶液分别滴涂到实施例4制备的雌二醇光电化学传感器表面，4℃冰箱中保存。

S23：工作曲线绘制：将饱和甘汞电极作为参比电极，铂丝电极作为辅助电极，与步骤S22中修饰好的传感器组成三电极系统，连接到光电化学检测设备上；在电解槽中先后加入15mL、PH值为9.6的Tris–HCl缓冲溶液和5 mL浓度为10mmol/L的L-抗坏血酸-2-磷酸三钠盐AAP溶液；采用i-t测试手段，根据所得的光电流值与雌二醇标准溶液浓度之间的关系，绘制工作曲线；其线性检测范围为：0.3～120 ng/mL，检出限为：0.1 ng/mL。

S24：雌二醇的检测：用待测样品代替步骤S21中的雌二醇标准溶液，按照步骤S22和S23中的方法进行检测，根据响应信号的强度值和工作曲线，得到待测样品中雌二醇的含量。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (9)

1.一种基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S11：以ITO导电玻璃为工作电极，铂丝电极为对电极，以g-C₃N₄和氧化石墨烯的混合溶液为电解液，在两电极系统中，采用循环伏安法，电压范围为-1.4～0.4V，扫速为60～100mV/s，电沉积11～20圈，将沉积完的电极用去离子水清洗，制得g-C₃N₄修饰的工作电极；

S12：将所述步骤S11中得到的g-C₃N₄修饰的工作电极放于铁离子和钴离子的混合溶液中，放入高压反应釜中，在120～240℃下在反应釜中反应6～24小时，将反应完的电极用去离子水清洗，制得g-C₃N₄负载铁钴氢氧化物修饰的工作电极；

S13：以铂丝电极为对电极，与所述步骤S12中得到的g-C₃N₄负载铁钴氢氧化物所修饰的工作电极，组成两电极系统，采用i-t法进行电置换反应，电压设定0.2～1.5V，时间为10～36000s，将反应完的电极用去离子水清洗，制得B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄修饰的工作电极；

S14：在所述步骤S13制得的B@Fe_xCo_1-xO₃/g-C₃N₄修饰的工作电极表面滴涂8～12µL浓度为10µg/mL的雌二醇抗体溶液，在4℃条件下保存晾干；

S15：将所述步骤S14中得到的电极用PBS缓冲溶液清洗，继续在电极表面滴涂8～12µL浓度为100µg/mL的牛血清白蛋白溶液，4℃条件下保存晾干；

S16：将所述步骤S15中得到的电极用PBS缓冲溶液清洗，在4℃条件下保存晾干后，制得雌二醇光电化学传感器。

2.根据权利要求1所述的一种基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S11中，g-C₃N₄和氧化石墨烯的混合溶液的制备方法为：

将5mg的g-C₃N₄和0.1～0.5mg的氧化石墨烯混合，然后加入10mL去离子水，搅拌10min后进行水浴超声处理，制得g-C₃N₄和氧化石墨烯的混合溶液。

3.根据权利要求2所述的一种基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S12中，铁离子和钴离子的混合溶液的制备方法为：

将0.5～5mmol的铁盐、0.5～5mmol的钴盐和25mmol硫脲混合，加入100mL去离子水，然后搅拌至全部溶解，制得铁离子和钴离子的混合溶液。

4.根据权利要求3所述的一种基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器的制备方法，其特征在于，所述铁盐为：硫酸铁、氯化铁、硝酸铁或乙酸铁。

5.根据权利要求4所述的一种基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器的制备方法，其特征在于，所述钴盐为：硫酸钴、氯化钴、硝酸钴或乙酸钴。

6.根据权利要求5所述的一种基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器的制备方法，其特征在于，所述PBS缓冲溶液的浓度为10mmol/L，PH值为7.4。

7.一种根据权利要求1～6任一项所述方法制备得到的基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器。

8.权利要求7所述的基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器的应用，其特征在于，用于检测雌二醇的含量。

9.根据权利要求8所述的基于硼掺杂铁钴氧化物二维纳米复合材料的雌二醇光电化学传感器的应用，其特征在于，所述雌二醇的检测包括如下步骤：

S21：标准溶液配制：配制一组包括空白标样在内的不同浓度的雌二醇标准溶液；

S22：传感器修饰：将所述步骤S21中配制的不同浓度的雌二醇标准溶液分别滴涂到所述的雌二醇光电化学传感器的表面，4℃条件下保存；

S23：工作曲线绘制：将饱和甘汞电极作为参比电极，铂丝电极作为辅助电极，与所述步骤S22中修饰好的雌二醇光电化学传感器组成三电极系统，连接到光电化学检测设备上；在电解槽中先后加入15mL、PH值为9.6的Tris-HCl缓冲溶液和5 mL、10mmol/L的L-抗坏血酸-2-磷酸三钠盐AAP溶液；采用i-t测试手段，根据所得的光电流值与雌二醇标准溶液浓度之间的关系，绘制工作曲线；

S24：雌二醇的检测：用待测样品代替所述步骤S21中的雌二醇标准溶液，按照所述步骤S22和S23中的方法进行检测，根据响应信号的强度值和工作曲线，得到待测样品中雌二醇的含量。