通过将核壳结构金纳米棒@二氧化钛异质结与仿生L-多巴聚合物耦合以提升光伏和酶传感性能

摘要： 二氧化钛（TiO?）的光电化学（PEC）性能受其宽带隙和低量子效率的限制，而复合材料创新为性能提升提供了可行方案。本研究设计并制备了金纳米棒@二氧化钛核壳结构（AuNR@TiO?）与类黑色素L-多巴聚合物（PD）的复合材料：外层通过TiO?羟基络合作用锚定的PD可增强长波长光捕获，AuNR@TiO?核壳结构能强化热电子向TiO?的转移。该PD/AuNR@TiO?光电流较商用TiO?提升8.4倍，在紫外-可见-近红外区的最大入射光子-电子转换效率达65%。这种新型PD/AuNR@TiO?光催化剂兼具良好生物相容性与稳定性，可作为多功能PEC生物传感平台提供生物友好环境并提高检测灵敏度。基于此，本研究通过在PD中固定双酶（葡萄糖氧化酶GOx和辣根过氧化物酶HRP）并采用生物催化沉淀信号策略，开发了葡萄糖PEC酶生物传感器。在含葡萄糖和4-氯-1-萘酚的磷酸盐缓冲液中，HRP催化GOx产生的H?O?氧化4-氯-1-萘酚可在电极形成沉淀，其导致的光电流强度下降与葡萄糖浓度的常用对数成正比。线性检测范围为0.05 μM至10.0 mM，检出限0.01 μM（信噪比S/N=3）。该方法用于人血清样本中葡萄糖分析获得满意结果。