[B.B.：湖南大学唐林课题组] 基于UCNPs/CdS的高选择性自供电传感器用于毒死蜱检测

光电化学自供电传感技术中，光源的选择对于传感器的性能非常重要。目前，可见光被广泛用于这种技术。然而，可见光具有高能量，作为整个系统的光源存在一些缺点。因此，迫切需要一种能有效吸收近红外光的材料，因为近红外光占据了太阳光谱的很大一部分。在这项研究中，湖南大学唐林课题组将一种叫做上转换纳米粒子（UCNPs）的材料与半导体CdS结合，作为光活性材料（UCNPs/CdS）。这种材料可以提高低能辐射能量，扩展了对太阳光谱的响应范围。他们可以使用近红外光激发这种材料作为光电化学自供电传感器的能源，无需外部电压。它可以通过在光电极上将水氧化成氧气，在阴极上还原溶解氧来制备。为了提高传感器的选择性，他们在光电极中加入了一种叫做分子印迹聚合物（MIP）的识别元件。这样可以使传感器只对特定的物质具有响应能力。他们测试了这种自供电传感器对杀虫剂浓度的响应，并观察到传感器的开路电压随着杀虫剂浓度的增加而线性增长，范围从0.01到100纳克/毫升。这表明传感器具有良好的选择性和重复性。这项研究为制备高效实用的近红外光响应光电化学传感器提供了有价值的基础。通过选择合适的材料并加入识别元件，他们可以开发出灵敏且选择性强的传感器，用于检测各种目标物质。这有助于提高环境和食品安全等方面的监测和检测能力。

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图 1 (A) NaYF4:Yb3+、Gd3+、Tm3+UCNPs和(B) UCNPs/CdS的SEM图像;(C) UCNPs/CdS的TEM图像;(D) UCNPs/CdS的HRTEM图像;(E)用于能量色散x射线光谱的SEM样品;(F-K) UCNPs/CdS的Y、Yb、Gd、Tm、Cd和S元素映射图。

他们使用了一种名为UCNPs/CdS纳米球的材料作为近红外光响应材料，用于构建一种自供电传感器。这种传感器对环境中的有毒农药具有高敏感性和选择性。UCNPs可以吸收近红外光，并将其转化为能量更高的光，与CdS材料的光吸收特性非常匹配。这使得他们能够利用近红外光作为传感器的能量源，而无需外部电压。在传感过程中，近红外光激发下的光电阳极氧化水，同时在阴极处还原溶解氧，为传感器提供所需的能量。他们还在光电阳极上引入了一种分子印迹聚合物（MIP），它增强了传感器的选择性，使其只对目标农药有响应。此外，该传感器具有高灵敏度和稳定性。通过这项研究，他们成功地将光电化学传感的辐照源从可见光扩展到近红外光，为环境和食品安全领域提供了一种新的传感平台。这种自供电传感器可以通过利用近红外光的能量来检测和监测有毒农药。这种技术有望在未来为他们提供更高效、更可靠的传感方法，以保护我们的环境和食品安全。

论文题目：A highly selective self-powered sensor based on the upconversion nanoparticles/CdS nanospheres for chlorpyrifos detection

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2023.115475

转自：“NANO学术”微信公众号

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