通过氧空位工程设计的Bi2S3/Bi4O5Br2异质结结合分子印迹技术，实现对食品中伏马菌素B1的超灵敏光电化学检测

《Journal of Analysis and Testing》：Oxygen Vacancy-Engineered Bi2S3/Bi4O5Br2 Heterojunction Coupled with Molecular Imprinting for Ultrasensitive Photoelectrochemical Detection of Fumonisin B1 in Food

提出一种结合氧空位工程、异质结设计和分子印迹的分子印迹光电化学传感器，用于超灵敏检测农残中的黄曲霉毒素B1。该传感器通过酒精解法合成具有氧空位的Bi4O5Br2纳米颗粒，自牺牲策略原位生长Bi2S3纳米片形成异质结，显著提升光电流响应和光子转换效率。分子印迹聚合物经紫外接枝后实现模板分子特异性识别，检测限低至0.028 ng/mL，线性范围1.0-10^5 ng/mL，并成功应用于玉米和牛奶样本的检测，回收率95.4%-108.0%，验证了方法在复杂基质中的可靠性。

　　

摘要

伏马菌素B1（FB1）是一种在农产品中普遍存在的高致癌性霉菌毒素，因此需要快速且具有选择性的检测方法来克服传统分析方法的局限性。本文介绍了一种分子印迹光电化学（MIP-PEC）传感器，该传感器结合了经过氧空位（OV）工程改性的Bi₂S₃/Bi₄O₅Br₂异质结和分子印迹技术，以实现FB1的超灵敏检测。含有氧空位的Bi₄O₅Br₂纳米颗粒是通过醇解法合成的，在此过程中，碱性水解会削弱Bi-O键从而产生氧空位，提高可见光的利用效率并抑制电荷复合。采用自牺牲策略实现了Bi₂S₃纳米片在Bi₄O₅Br₂上的原位生长，形成了紧密耦合的异质结。这种Bi₂S₃/Bi₄O₅Br₂复合材料的 photocurrent比原始的Bi₄O₅Br₂高10.3倍。测得Bi₄O₅Br₂和Bi₂S₃/Bi₄O₅Br₂的电子寿命分别为0.32毫秒和0.40毫秒。此外，Bi₂S₃/Bi₄O₅Br₂异质结显著提高了入射光子的转换效率（IPCE），从Bi₄O₅Br₂的9.0%提升到93.1%，这归因于氧空位诱导的缺陷水平与异质结驱动的载流子分离的协同效应。随后，通过紫外光聚合将分子印迹聚合物（MIP）接枝到复合材料上。模板分子（FB1）洗脱后，MIP提供了特定的识别腔，使FB1能够选择性重新结合，从而产生浓度依赖性的光电流抑制。MIP-PEC传感器的检测限低至0.028 ng/mL，线性范围覆盖1.0 ng/mL至1.0 × 10⁵ ng/mL，优于现有的FB1检测方法。对玉米和牛奶样品的实际验证表明，回收率在95.4%至108.0%之间，证明了该方法在复杂基质中的可靠性。这项工作开创了缺陷工程、异质结设计和分子印迹技术的集成，为食品安全评估和环境监测中痕量污染物的检测提供了一个通用平台。