氧空位驱动的自供能光电化学传感器用于啶虫脒的高灵敏检测

推荐：针对农产品中啶虫脒（ACT）残留危害健康的问题，研究人员构建了基于W18O49/CdS光阳极和BiOCl光阴极的自供能光电化学（PEC）传感器，通过氧空位（OVs）促进载流子分离，结合Au@PANI信号放大标记，实现65.8 fM超高灵敏度检测，为农药残留监测提供新方法。

　　

农产品中残留的杀虫剂啶虫脒（ACT）可能通过食物链进入人体，引发肝肾损伤甚至致癌风险。尽管现有检测技术如色谱法精度较高，但操作复杂且成本高昂。光电化学（PEC）传感器虽具备操作简便的优势，但传统三电极系统存在假阳性信号强、阴极响应弱等瓶颈。针对这一难题，山东师范大学的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表研究，创新性地将氧空位工程与异质结设计相结合，开发出高性能自供能PEC传感器。

研究采用W₁₈O₄₉/CdS异质结作为光阳极，BiOCl作为光阴极，并引入Au@PANI纳米复合材料作为信号放大器。关键技术包括：通过水热法合成富含氧空位的W₁₈O₄₉纳米线；构建II型异质结加速电子转移；利用竞争性结合策略实现ACT特异性检测；采用电化学阻抗谱（EIS）和X射线衍射（XRD）表征材料性能。

材料表征验证设计优势
XRD证实W₁₈O₄₉/CdS成功保留单斜晶系（PDF#71-2450）和纤锌矿结构（PDF#41-1049）特征峰。透射电镜显示CdS量子点均匀负载于W₁₈O₄₉表面，紫外可见光谱显示异质结光吸收边红移至520 nm，氧空位特征电子顺磁共振信号g=2.003，这些结果共同验证了材料设计的有效性。

传感器性能突破
在最优条件下，传感器对ACT的检测限低至65.8 fM（信噪比=3），线性范围跨越6个数量级（100 fM-1 μM）。实际样本加标回收率达97.3%-103.8%，且不受其他农药干扰。机理研究表明：W₁₈O₄₉的氧空位作为电子陷阱抑制载流子复合；Au@PANI通过表面等离子体共振效应增强光电流；竞争性结合使p-DNA-Au@PANI复合物脱落，实现信号反向放大。

该研究通过多策略协同创新，首次将氧空位调控、异质结构建与自供能系统集成应用于ACT检测。相比传统方法，该传感器兼具超高灵敏度、优异抗干扰能力和操作便捷性，为食品安全监测提供了新范式。研究提出的"氧空位驱动-异质结增强-竞争性放大"三重机制，也为开发其他污染物检测平台提供了普适性思路。