【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及生物傳感器，尤其涉及一種基于復合液柵晶體管的鉛離子傳感器及其制備方法和應用。
技術介紹
1、鉛因獨特的物理化學特性，在太陽能電池、蓄電池、射線防護、電纜護套和機械制造等工業、日用行業中應用廣泛。但泄露的鉛離子生物和環境毒性巨大，易對環境和生命健康造成不可逆轉影響。因此，及時精確地監測環境中鉛離子的變化，具有十分重要的意義。
2、原子吸收、發射光譜和等離子體質譜等實驗室用傳統檢測方法對鉛離子具有較高的精確度和靈敏度，但也存在一些局限：(1)樣品需要復雜耗時的預處理；(2)儀器設備和耗材價格高昂；(3)設備配件多體積大，不利于攜帶和現場快速檢測。因此開發一種快速、高靈敏、高選擇性、低成本的鉛離子檢測方法對環境保護和醫療領域具有重要意義。
3、場效應晶體管鉛離子傳感器基于離子與功能化柵極的相互作用引起的電化學信號變化識別目標離子，具有選擇性好、靈敏度高、響應快速和經濟便攜等優點。人們常沉積或者轉移二維材料到源極和漏極間作為晶體管傳感器的導電溝道，通過修飾探針分子來捕獲目標離子，調控柵壓實現電信號變化。這些二維材料的沉積工藝難度高，且電化學反應容易引起識別探針的脫落和失效，貴金屬電極重復利用率低。此外，沒有充分利用晶體管的電學放大特性。
4、因此，設計一種易于修飾二維材料和貴金屬納米粒子的復合柵極，構筑新型液柵場效應晶體管鉛離子傳感器，實現識別電信號在柵極和源漏極間充分收集和放大，是目前需要解決的技術問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目
2、為了實現上述專利技術目的，本專利技術提供以下技術方案：
3、本專利技術提供了一種基于復合液柵晶體管的鉛離子傳感器，包括襯底和設置于襯底上的源極和漏極；以及復合柵極；
4、所述源極、漏極以及襯底之間形成石墨烯溝道；
5、所述復合柵極為在基礎柵極表面固定氮摻雜石墨烯/金納米粒子復合材料作為基底，基底上固定有分子探針。
6、進一步的，所述基礎柵極為ag/agcl電極或玻碳電極。
7、進一步的，所述石墨烯溝道表面設有單層石墨烯；
8、所述石墨烯溝道的寬度為0.2～0.3mm，石墨烯溝道的長度為4～8mm。
9、進一步的，所述分子探針為谷胱甘肽分子探針，所述谷胱甘肽分子探針經巰基固定于氮摻雜石墨烯/金納米粒子復合材料上。
10、進一步的，所述源極和漏極均由金屬層、過渡層和襯底依次復合而成，所述金屬層為金層，所述過渡層為鉻層。
11、進一步的，所述鉻層的厚度獨立的為6～12nm，所述金層的厚度獨立的為40～90nm。
12、本專利技術還提供了一種基于復合液柵晶體管的鉛離子傳感器的制備方法，包括以下步驟：
13、(1)在襯底表面制備源極和漏極，使所述源極和漏極之間存在溝道；
14、(2)將石墨烯平鋪在源極和漏極之間的溝道表面，并將玻碳電極打磨光滑作為柵極，得到石墨烯晶體管；
15、(3)在石墨烯晶體管的基礎柵極表面固定氮摻雜石墨烯/金納米粒子復合材料作為基底；
16、(4)在步驟(3)得到的基底表面固定谷胱甘肽分子探針，即得到晶體管鉛離子傳感器。
17、進一步的，所述源極和漏極的制備包括以下步驟：采用熱蒸發鍍膜法在襯底表面依次蒸鍍鉻層和金層。
18、本專利技術還提供了一種基于復合液柵晶體管的鉛離子傳感器在鉛離子檢測中的應用。
19、本專利技術的有益效果：
20、本專利技術的一種基于復合液柵晶體管的鉛離子傳感器，在基礎柵極表面固定基底氮摻雜石墨烯/金納米粒子形成復合柵極；在基底上修飾谷胱甘肽分子。探針固定于場效應晶體管的復合柵極表面，谷胱甘肽能夠與溶液中的鉛離子絡合，從而改變晶體管與樣本溶液之間的雙電層界面特性，使石墨烯溝道中的電流發生變化，利用柵極電壓調控放大溝道電流，實現微量鉛離子的高靈敏檢測；本專利技術提供的晶體管鉛離子傳感器固定漏極電壓，改變柵極電壓，鉛離子的最低檢測限能夠達到10-11m，響應時間最低達到100s。
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1.一種基于復合液柵晶體管的鉛離子傳感器，其特征在于，包括襯底和設置于襯底上的源極和漏極；以及復合柵極；
2.根據權利要求1所述的基于復合液柵晶體管的鉛離子傳感器，其特征在于，所述基礎柵極為Ag/AgCl電極或玻碳電極。
3.根據權利要求1或2所述的基于復合液柵晶體管的鉛離子傳感器，其特征在于，所述石墨烯溝道表面設有單層石墨烯；
4.根據權利要求3所述的基于復合液柵晶體管的鉛離子傳感器，其特征在于，所述分子探針為谷胱甘肽分子探針，所述谷胱甘肽分子探針經巰基固定于氮摻雜石墨烯/金納米粒子復合材料上。
5.根據權利要求1或2或4所述的基于復合液柵晶體管的鉛離子傳感器，其特征在于，所述源極和漏極均由金屬層、過渡層和襯底依次復合而成，所述金屬層為金層，所述過渡層為鉻層。
6.根據權利要求5所述的基于復合液柵晶體管的鉛離子傳感器，其特征在于，所述鉻層的厚度獨立的為6～12nm，所述金層的厚度獨立的為40～90nm。
7.權利要求1～6任意一項所述的基于復合液柵晶體管的鉛離子傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：<...
【技術特征摘要】
1.一種基于復合液柵晶體管的鉛離子傳感器，其特征在于，包括襯底和設置于襯底上的源極和漏極；以及復合柵極；
2.根據權利要求1所述的基于復合液柵晶體管的鉛離子傳感器，其特征在于，所述基礎柵極為ag/agcl電極或玻碳電極。
3.根據權利要求1或2所述的基于復合液柵晶體管的鉛離子傳感器，其特征在于，所述石墨烯溝道表面設有單層石墨烯；
4.根據權利要求3所述的基于復合液柵晶體管的鉛離子傳感器，其特征在于，所述分子探針為谷胱甘肽分子探針，所述谷胱甘肽分子探針經巰基固定于氮摻雜石墨烯/金納米粒子復合材料上。
5.根據權利要求1或2或4所述的基于復合液柵晶體管的鉛離子傳感器...
【專利技術屬性】
技術研發人員：文為，梁瀚文，李岳彬，包婷，柴子根，
申請(專利權)人：湖北大學，
類型：發明
國別省市：
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