基于多孔泡沫金/MXene納米復(fù)合材料的非酶葡萄糖傳感器
發(fā)布時間：2021-08-13 17:10:36 人氣：1385
一、文章概述
研制了一種基于三維Au/MXene納米復(fù)合材料的電化學(xué)非酶葡萄糖傳感器。采用溫和蝕刻法制備MXene，并通過原位合成將金納米顆粒的多孔泡沫與MXene結(jié)合。在合成過程中，通過控制MXene的質(zhì)量，獲得了含金納米顆粒的多孔泡沫材料。掃描電鏡證實了納米顆粒的三維泡沫結(jié)構(gòu)。采用循環(huán)伏安法和電化學(xué)阻抗譜研究了金/MXene納米復(fù)合材料的電化學(xué)性能。Au/MXene納米復(fù)合材料作為非酶催化葡萄糖氧化的快速氧化還原探針具有良好的性能，其靈敏度為22.45μA·(mmol/L)- 1·cmm -1，線性范圍為1- 12 mmol/L。研究表明，MXene作為催化劑負(fù)載材料有利于提高電子的導(dǎo)電性，提高催化劑材料的負(fù)載速率。含金納米顆粒的泡沫結(jié)構(gòu)可以提供更大的表面積，增加催化反應(yīng)中與分子的接觸面積，增強(qiáng)電化學(xué)反應(yīng)信號。綜上所述，文章研究表明金/MXene納米顆粒具有應(yīng)用于非酶葡萄糖傳感器的潛力。
二、圖文導(dǎo)讀
圖1.金/MXene/Nafion/GCE電極的制備工藝。
圖2.(a)由1μLMXene懸浮液、(b)2.5μLMXene懸浮液、(c)5μLMXene懸浮液(d)10μLMXene懸浮液制備的Au/MXene復(fù)合納米顆粒的掃描電子顯微鏡（SEM)圖像；(e)多層MXene納米顆粒表面多孔泡沫結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖像；(f)Au/MXene納米復(fù)合材料的掃描電鏡圖像。金/MXene復(fù)合納米粒子的元素映射:(g) Ti， (h) Au， (i) C。
圖3. Au/Nafion電極和Au/MXene/Nafion電極的電化學(xué)阻抗譜(EIS)及其擬合結(jié)果插圖顯示了EIS測試的Randle等效電路。
圖4.(a)在0.1mol/L氫氧化鈉溶液中，40mV/s下Au/Nafien/GCE的CV掃描(曲線A：不含10mmol/L葡萄糖，曲線B：含10mmol/L葡萄糖)。(b)Au/MXene/Nafion/GCE氧化葡萄糖的電催化過程示意圖。
圖5.(a)在10mmol/L葡萄糖中掃描干擾物質(zhì)(0.1mmol/L抗壞血酸(AA)和0.1mmol/L尿酸(UA)，0.1mol/L氫氧化鈉溶液中Au/MXene/Nafion/GCE的陽性，掃描率為40mV/s；(b)0.1mmol/LAA和0.1mmol/LUA存在下Au/MXene/Nafion/GCE的安培反應(yīng)。檢測電位為0.1V。
三、全文總結(jié)
這項工作展示了Au/MXene在非酶葡萄糖傳感器中的應(yīng)用，評估了MXene作為底物和多孔金納米顆粒作為葡萄糖催化劑的性能。采用簡單的化學(xué)還原法制備了三維金/MXene納米復(fù)合材料，多孔金納米顆粒的形貌受MXene質(zhì)量的控制。Au/MXene/Nafion/GCE生物傳感器對葡萄糖的檢測效果良好，線性范圍為1 -12 mmol/L (R2=0.998)，峰值電流為22.45μA·(mmol/L)- 1·cmm -1，檢出限為0.2 mmol/L (S/N=3)。此外，Au/MXene/Nafion/GCE傳感器對多種干擾物質(zhì)也有選擇性，可在4℃下保存7天，靈敏度保持88%。文章研究最明顯的發(fā)現(xiàn)是MXene作為底物提高了非酶葡萄糖傳感器在堿性溶液中的電化學(xué)活性。綜上所述，這些結(jié)果表明Au/MXene復(fù)合納米粒子在構(gòu)建非酶葡萄糖生物傳感器方面是一種有潛力的材料。
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