氧还原活性位点的调控实现了光电化学传感中的反向光电流

《Chem》：Oxygen reduction active site regulation enabled reverse photocurrent in photoelectrochemical sensing

双向光电电流通过Pt纳米颗粒/碳氮化物肖特基结界面双活性位点氧还原反应调控实现，突破传统光增强反向光电效应设计限制，灵敏检测aptamer结合的灵敏度提升22倍。

　　

整体情况

在光电化学系统中，光电流的强度和方向性引起了广泛关注，因为这些参数与信息获取密切相关。迄今为止，实现双向光电流通常需要通过传统的“光增强”光电流生成方法来改变电极表面的氧化还原反应类型，这给敏感且可逆的信号切换带来了挑战。我们首次报道了一种独特的非传统“暗增强”反向光电流现象，该现象通过调节基于铂（Pt）纳米颗粒/碳氮化物肖特基结的光阴极上的双活性位点，实现了同极性的双向光电流生成。这种策略消除了阳极/阴极反应切换的需求。暗增强光电流行为依赖于Pt纳米颗粒和碳氮化物双位点在光照和黑暗条件下的氧化还原反应活性的变化。同时，反向光电流信号可以有效用于更敏感的目标检测和适配体亲和力评估，显示出在传感技术中具有巨大的应用潜力。这一发现为光电电极设计和光电化学分析提供了新的见解。

亮点

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在基于Pt/碳氮化物的PEC系统中观察到了反向光电流

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所得到的光阴极能够实现同极性的双向光电流

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通过调节双位点的ORR活性实现了反向光电流

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这种反向光电流成功用于评估适配体亲和力

总结

双向光电流在许多光电化学（PEC）应用中具有重要的研究意义，因为它具有更高的准确性和多功能性。在这里，我们提出了一种创新的概念——反向光电流（|I_light| < |I_dark|），其中光电流的方向由于双位点上的氧化还原活性不同而在阴极内部发生切换。当铂纳米颗粒与碳氮化物纳米片结合时，传统光电流（|I_light| > |I_dark|）可以方便地转化为增强22倍的反向光电流。与传统光电流特性相比，这种反向光电流不仅揭示了PEC光/暗反应的新机制，还提供了一种诱导光电流方向变化的新策略。利用这种双向光电流方法，成功实现了对适配体-目标相互作用的更敏感评估和目标检测。这项研究将为PEC分析和表面反应监测中的光电电极设计提供新的见解。

图形摘要