光电化学传感器在工业生产、疾病诊断治疗、环境保护等领域有着广泛的应用,而具有合适的带隙和较高载流子迁移率的光敏材料在获得理想的光电流信号中起着至关重要的作用。氧化锌作为一种应用非常广泛的宽禁带半导体材料,具有令人满意的光电性能和良好的化学稳定性。然而,氧化锌的宽禁带使其只能在紫外光下被激发,光生的电子-空穴对极易复合,这大大限制了氧化锌在光电化学传感中的应用。为了解决其固有的缺陷,可通过利用不同的窄带隙半导体材料敏化宽带隙的氧化锌,大大提高光电化学传感器的性能。纤维素纸具有高孔隙率、大表面积、易改性和良好的柔韧性等优良特性,已被用作纳米材料功能化的高亲和性基质。结合课题组在纸基传感器件领域的基础研究,本工作制备了不同形貌的纸基氧化锌并敏化多种光电活性材料,联合不同的光电信号放大策略,构建多种纸基光电化学生物传感平台,用于肿瘤标志物的灵敏监测。具体开展了以下几个方面的工作:(1)采用电沉积技术,调控不同的反应条件,成功地在纸基金电极表面原位生长了不同形貌的氧化锌纳米管、纳米片。纸基氧化锌纳米材料具有大的比表面积,可以提供大量的活性位点用于进一步多元敏化。(2)基于折叠原理,自主设计了简易的纸基检测装置,并引入窄带隙的核壳量子点敏化氧化锌。利用核壳量子点的电荷分离和重组机制,以及金纳米粒子和硫化镉量子点之间的能量转移机制,借助三股螺旋分子开关的构象转换实现了信号切换,实现对前列腺特异性抗原的灵敏监测。(3)依据纸的亲水性和蜡的疏水性,设计了集成不同功能区的中空通道微流控纸基传感器件,并利用低毒的铜铟硫纳米微球及硒化银量子点敏化氧化锌。依据形成的级联多元敏化结构以及双循环信号放大策略,构建超灵敏的光电化学生物传感器。