本发明涉及光电化学传感，具体是一种便携式双光电极光催化燃料电池(pfc)的自供电传感器的制备方法及其应用。
背景技术：
1、粮食作物和饲料在收获前后、运输过程中以及在不利条件下的储存过程中被真菌毒素污染已成为全球关注的问题。大多数真菌毒素具有很高的热稳定性，在烹饪时难以去除。这些受毒素污染的作物通过食用直接进入食物链，或通过食用受污染饲料的牲畜间接进入食物链，往往具有很强的致癌、致畸和致突变作用，从而对人类健康构成重大威胁。真菌毒素中，玉米赤霉烯酮(zen)和t-2毒素(t-2)毒性较强，会引起神经毒性、细胞毒性、生殖毒性、免疫毒性和肝肾毒性，严重影响人类和动物健康。通常，高效液相色谱-质谱联用(hplc-ms)被认为是真菌毒素检测的标准方法。但由于精密的仪器、专业的操作人员、耗时的选择、费力的预处理和高昂的成本导致其无法在偏远或资源供给有限的地区使用，不能实现对zen和t-2毒素的即时检测和大规模筛查。因此，亟需建立一种快速、灵敏、便携式、高通量的方法用于检测低丰度真菌毒素。
2、已经公开检测t-2毒素的相关专利中，cn114384134a一种基于氧化锌纳米棒阵列的有机光电化学晶体管(oect)传感器的构建方法及其用途，相对于传统的pec生物传感器而言，它最大的特点是结合了oect的内在的信号放大功能，能大大提高传感器的灵敏度；大大提高了pec检测的灵敏度，因而实现对t-2毒素的高灵敏检测，但该pec分析技术主要依赖于电化学工作站，这对该技术的持续商业化非常不利，进一步限制了pec技术的大规模应用。
3、已经公开检测zen毒素的相关专利中，cn114609209a一种同时检测afb1和zen的双靶适配体传感器及其制备方法，在电极表面引入二硫化钼-还原性氧化石墨烯(mos2-rgo)纳米材料，增强了工作电极的生物相容性，比表面积和导电性能，从而增加适配体功能化探针在工作电极表面的固定量，为适配体与靶标物的结合提供生物相容性良好的界面，使得该适配体传感器对afb1和zen具有较良好的灵敏性、稳定性、重现性和抗干扰性，尽管如此，由于其固有的信号转换机制，不可避免地会有一定的背景干扰，其激励信号和检测信号都为电信号，会导致背景信号较高。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术的不足，提供一种便携式双光电极光催化燃料电池的自供电传感器及其制备方法和应用，该传感器利用bivo4/fevo4和cu2o/css分别作为光电阳极和光电阴极材料构建了pfc。该制备方法为双光电极与双目标物的集成提供了概念验证，进而使pfc自供电传感器实现了对两种真菌毒素(zen和t-2)的便携式检测。
2、本发明一种光催化燃料电池的自供电传感器的制备方法，包括如下步骤：
3、(1)制备光电阳极bivo4/fevo4：
4、首先，将nh4vo3在热水中搅拌，形成溶液a；
5、然后，将bi(no3)3·5h2o和fe(no3)3·9h2o加入到乙二醇中搅拌，形成溶液b；
6、而后，将溶液a缓慢加入到溶液b中搅拌，获得的橙色混合物，将橙色混合物转移到聚四氟乙烯衬里的高压釜中，在高温下反应，获得黄色产物；
7、最后，将获得的黄色产物用去离子水和无水乙醇分别洗涤数次，洗涤后干燥，得到bivo4/fevo4光电阳极；
8、(2)制备光电阴极cu2o/css：
9、(2.1)制备碳球css：
10、将葡萄糖超声溶解到水中，转移至聚四氟乙烯衬里的高压釜中，在高温下反应，反应后冷却至室温，用水和乙醇分别洗涤至上清液无色，得到碳球css；
11、(2.2)制备cu2o/css：
12、首先，在磁力搅拌下将css粉末分散在硫酸铜溶液中，使cu2+更多地浸渍在碳球上；
13、然后，在剧烈搅拌下，将氢氧化钠溶液加入到上述溶液中；
14、而后，滴加抗坏血酸溶液，搅拌反应，反应后将沉淀物离心，并用去离子水和无水乙醇反复洗涤；
15、最后，将产物在干燥器中干燥，得到光电阴极cu2o/css；
16、(3)制备光电阳极bivo4/fevo4/ito和光电阴极cu2o/css/ito：
17、首先，在水和乙醇中对ito玻璃进行超声预处理，干燥后备用；
18、然后，将bivo4/fevo4悬浮液和cu2o/css分散体分别滴在预处理好的ito上，并进行干燥；
19、干燥后，获得光电阳极bivo4/fevo4/ito和光电阴极cu2o/css/ito；
20、(4)制备双光电极光催化燃料电池的自供电传感器：
21、首先，将壳聚糖溶液涂覆在光电阳极bivo4/fevo4/ito表面，并加热干燥，干燥后在室温下滴涂ga溶液，再用pbs冲洗过量的ga，作为连接zen适配体的交联剂；
22、然后，用胺化zen适体溶液覆盖光电阳极bivo4/fevo4/ito表面，并在冰箱中孵育一段时间，然后用pbs洗涤以去除多余的未结合适体，再涂布牛血清白蛋白溶液停留一段时间，再用pbs洗涤，得到光电阳极适体bivo4/fevo4/ito；
23、最后，将光电阳极适体bivo4/fevo4/ito和光电阴极cu2o/css/ito，在单室石英电解池中以pbs为电解质进行组合，并使用氙灯垂直照射电极，使用电容器收集两个电极之间产生的电荷，通过并联电容器放大信号，以数字万用表(dmm)为信号输出装置，成功制备了双光电极pfc的自供电传感器。
24、进一步地，步骤(1)中，所述nh4vo3与热水的用量比为0.0001～10g:10～50ml，热水的温度为30～50℃；
25、所述bi(no3)3·5h2o、fe(no3)3·9h2o和乙二醇的用量比为0.0001～10g:0.0001～10g:10～50ml；
26、所述高压釜的温度为150～200℃，高温反应时间为8～10h；
27、最后，黄色产物洗涤后，在30～80℃的干燥器中干燥8～12h。
28、进一步地，步骤(2.1)中，所述葡萄糖与水的用量比为0.0001～10g:10～50ml；
29、所述高压釜的温度为150～200℃，高温反应时间为3～6h；
30、步骤(2.2)中，所述css粉末与硫酸铜溶液的用量比为0.0001～10g:10～50ml，硫酸铜溶液的用量为10～100ml，浓度为0.1～1mol/l；
31、所述氢氧化钠溶液的用量为10～100ml，浓度为1～5mol/l；
32、所述抗坏血酸溶液的用量为10～100ml，浓度为0.1～1mol/l；
33、最后，产物在30～80℃的干燥器中干燥1～5h。
34、进一步地，步骤(3)中，所述bivo4/fevo4悬浮液和cu2o/css分散体，是将bivo4/fevo4和cu2o/css分别溶于浓度为5wt％的nafion和乙醇的混合溶液中制成；
35、所述nafion和乙醇的体积比为1:9；
36、所述bivo4/fevo4悬浮液的用量为10～100μl，浓度为1～5mg/ml；
37、所述cu2o/css分散体的用量为10～100μl，浓度为1～5mg/ml；
38、ito暴露的几何面积为0.16πcm2。
39、进一步地，步骤(4)中，所述壳聚糖溶液的用量为10～100μl，浓度为0.1％；
40、所述壳聚糖溶液涂覆在光电阳极bivo4/fevo4表面后，在20～50℃下干燥；
41、所述ga溶液的用量为10～100μl，浓度为2.5％；
42、所述胺化zen适体溶液的用量为10～100μl，浓度为1～10μmol/l；
43、所述bsa的用量为10～100μl；
44、所述pbs的浓度为1～10mmol/l。
45、制备时，可按所述制备方法中原料配比的倍数添加各原料。
46、本发明还提供了上述制备方法制备的自供电传感器在检测t-2毒素和玉米赤霉烯酮含量中应用。
47、进一步地，检测玉米赤霉烯酮的方法为，将自供电传感器的光电阳极浸入1～100ml含有不同浓度zen和t-2的混合物中，并在20～50℃下孵育10～50分钟，使用dmm测定电流信号以确定zen浓度；
48、zen浓度依次为0.001，0.005，0.01，0.05，0.1，0.5，1，5，10，50ng/ml；
49、t-2浓度依次为0.005，0.01，0.05，0.1，0.5，1，5，10，50ng/ml；
50、zen检测范围在0.001～50ng/ml，随着zen浓度的增加其光电流信号强度也在逐渐降低。
51、进一步地，检测t-2毒素的方法为，将制备的mb@uio-66-nh2注射到1～100ml含有不同浓度zen和t-2的混合物中，将自供电传感器的光电阳极浸入混合物中，并在20～50℃下孵育1～5h；
52、之后，将混合物添加到1～100ml pbs中，使用dmm测量电流信号以确定t-2的浓度；
53、zen浓度依次为0.001，0.005，0.01，0.05，0.1，0.5，1，5，10，50ng/ml；
54、t-2浓度依次为0.005，0.01，0.05，0.1，0.5，1，5，10，50ng/ml；
55、t-2检测范围在0.005～50ng/ml，随着t-2浓度的增加其光电流信号强度逐渐增强。
56、进一步地，所述mb@uio-66-nh2的制备，包括如下步骤：
57、(a)制备uio-66-nh2：
58、首先，将zrcl4和2-氨基对苯二甲酸溶于dmf中进行超声反应；
59、然后，将超声后的混合物转移到磁力搅拌器上，加入醋酸溶液，持续搅拌反应；
60、而后，将混合溶液转移到聚四氟乙烯衬里的高压釜中，在高温下反应；
61、最后，将反应物用dmf和甲醇洗涤，在高温真空条件下干燥，得到uio-66-nh2；
62、(b)制备mb@uio-66-nh2：
63、首先，制备单链dna c(t-2)修饰的uio-66-nh2，即c(t-2)/uio-66-nh2)，将edc、nhs和c(t-2)溶液混合均匀，活化羧基；
64、然后，加入uio-66-nh2固体，搅拌形成均匀悬浮液，加热反应，反应后洗涤和离心，制得c(t-2)/uio-66-nh2，将其产品重新分散在pbs中，得到c(t-2)/uio-66-nh2溶液；
65、而后，将c(t-2)/uio-66-nh2溶液与亚甲基蓝(mb)溶液混合，将mb装入uio-66-nh2中，加pbs稀释后搅拌，加热反应，反应后加入t-2适配体原液继续反应，包封mb；
66、最后，不断洗涤，离心去除多余的mb分子，制得mb@uio-66-nh2，将其分散到pbs中备用。
67、进一步地，步骤(a)中，所述zrcl4、2-氨基对苯二甲酸和dmf的用量比为0.0001～10g:0.0001～10g:10～50ml；
68、所述醋酸溶液的加入量为1～5ml；
69、所述高压釜的温度为100～150℃，高温反应时间为10～15h；
70、最后，反应物洗涤后，在60～80℃的真空干燥器中干燥10～15h；
71、步骤(b)中，所述edc、nhs和c(t-2)溶液的用量比为5～500μl:5～500μl:500μl，
72、c(t-2)溶液的浓度为8～12μmol/l；
73、所述悬浮液，在20～50℃下反应10～15h；
74、所述c(t-2)/uio-66-nh2溶液与mb溶液的用量比为10～100μl:10～100μl，mb溶液的浓度为1～5mg/ml，混合溶液在20～50℃下反应10～15h；
75、所述t-2适配体原液的加入量为10～100μl，浓度为1～5μmol/l。
76、本发明自供电适体传感器，以bivo4/fevo4和cu2o/css分别作为光电阳极和光电阴极材料，该传感器可用于即时检测t-2毒素(t-2)和玉米赤霉烯酮的含量。将zen适配体修饰在光阳极上，通过zen适配体与靶标zen结合产生的空间位阻效应，从而形成了“信号关闭”的检测信号；通过制备uio-66-nh2用于包载亚甲基蓝(mb)，其表面修饰t-2适配体作为生物门可封闭uio-66-nh2孔道，有效避免mb泄露。当加入目标物t-2后，由于t-2适配体与t-2之间的特异性识别作用使得生物门打开，大量的mb分子从uio-66-nh2中释放出来，与光阴极材料相互作用产生增敏效应，从而为t-2的检测呈现出“信号开启”响应。该传感器利用数字万用表作为信号输出装置，通过并联电容器放大检测信号。该工作为双光电极与双目标物的集成提供了概念验证，可为pfc自供电传感平台实现便携式检测提供创新灵感。
1.一种光催化燃料电池的自供电传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法制备的自供电传感器在即时检测t-2毒素和玉米赤霉烯酮含量中应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：检测玉米赤霉烯酮的方法为，将自供电传感器的光电阳极浸入1～100ml含有不同浓度zen和t-2的混合物中，并在20～50℃下孵育10～50分钟，使用数字万用表测量定电流信号以确定zen浓度；
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：检测t-2毒素的方法为，将制备的mb@uio-66-nh2注射到1～100ml含有不同浓度zen和t-2的混合物中，并在20～50℃下孵育1～5h；
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述mb@uio-66-nh2的制备，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：步骤(a)中，所述zrcl4、2-氨基对苯二甲酸和dmf的用量比为0.0001～10g:0.0001～10g:10～50ml；
