基于多巴胺高選擇性電化學(xué)傳感的層狀Nb2C MXene/ZnS納米復(fù)合材料的合成與表征
一、文章概述
MXenes由于其特殊的性能，在二維(2D)材料領(lǐng)域被標(biāo)記為未來(lái)的材料。碳化鈮(Nb2C)是MXene家族的重要成員，在鋰離子電池和超級(jí)電容器領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，它在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用尚未被探索。文章研究首次報(bào)道了Nb2C/ZnS納米復(fù)合材料對(duì)多巴胺(DA)傳感的合成和應(yīng)用。在55◦C條件下，對(duì)母體MAX相(Nb2AlC)的Nb2C進(jìn)行了蝕刻。采用差分脈沖伏安法(DPV)將Nb2C電極應(yīng)用于DA的電化學(xué)傳感。通過(guò)水熱法合成了硫化鋅（硫化鋅）納米顆粒，以提高Nb2C的電化學(xué)性能。利用XRD、SEM、EDS和FTIR光譜技術(shù)對(duì)這些制備的樣品進(jìn)行了表征。MXene-ZnS納米復(fù)合改性玻璃碳電極(GCE)被證明是一種非常有效的電化學(xué)電極材料，檢測(cè)范圍為0.09-0.82mM，檢測(cè)限很低，為1.39μM，靈敏度為12.1μA·μM-1。在抗壞血酸、檸檬酸和葡萄糖等干擾劑的存在下，修飾后的玻璃狀碳電極也被證明對(duì)多巴胺具有特殊的選擇性。
二、圖文導(dǎo)讀
二、圖文導(dǎo)讀
圖1.(a，b)Nb2C分別在10μm和2μm下的SEM結(jié)果，(c，d)硫化鋅團(tuán)聚在1μm和500nm處的SEM圖像，(e，f)Nb2C/ZnS納米復(fù)合材料的SEM圖像。
圖2.(a)MXene與MAX相相比的XRD模式，(b)MXene-ZnS納米復(fù)合材料與反應(yīng)物的XRD平行。
(a)Nb2C樣品與JCPDS#00-015-0127相匹配，具有P63/mmc六角形對(duì)稱(chēng)性，在38.9◦處，MAX相的特征峰幾乎完全去除。MAX相002峰下移與MXene片的晶格參數(shù)c的增加相對(duì)應(yīng)。(b)為合成的硫化鋅樣品的XRD模式，所得結(jié)果與晶格參數(shù)為JCPDS#01-080-0020的立方硫化鋅結(jié)構(gòu)相匹配。
圖3.含0.1MPBS的DPV中不同GCE電極的多巴胺檢測(cè)峰。
在0.1M磷酸鹽緩沖鹽(PBS)(pH=3)中，通過(guò)DPV以50mv-1掃描速率觀察其在不同修飾GCE電極上電化學(xué)檢測(cè)DA。GCE通過(guò)使用三個(gè)樣本進(jìn)行了修改。Nb2C MXene、硫化鋅和Nb2C /ZnS納米復(fù)合材料。為此目的選擇的電位窗口為0.3~0.6V，最大峰值電流為0.40V~0.435V。
圖4.(a)GCE/Nb2C、(b)GCE/ZnS和(c)GCE/nb2C/ZnS的DPV伏安圖。插入的是對(duì)應(yīng)電極(PBSpH3、掃描率Scat50mVs∓1、步長(zhǎng)電位5mV、步長(zhǎng)電位5mV)的電流與DA濃度的線性圖，間隔時(shí)間為0.5s)。
三、全文總結(jié)
通過(guò)對(duì)目前研究工作的廣泛分析，文章得出結(jié)論，Nb2C在表面具有多種功能。在55◦C下，用Nb2AlC蝕刻Al，成功合成了O、OH和F。通過(guò)醋酸鋅和油酸鈉熱水反應(yīng)，制備了直徑約9nm的硫化鋅納米顆粒的球形團(tuán)聚體。因此產(chǎn)生的化合物及其1：1的復(fù)合物首次通過(guò)DPV電化學(xué)檢測(cè)多巴胺。玻璃狀碳電極（工作電極）、pH3和50mv-1掃描速率下的PBS是實(shí)驗(yàn)的最佳條件。MXene-ZnS納米復(fù)合材料制備的電極是最好的三個(gè)電極，線性檢測(cè)范圍最寬為0.09-0.82mM，檢測(cè)限最低為1.39μM，靈敏度最高為12.1μA/μM。所制備的電極被證明對(duì)多巴胺高度敏感和選擇性，因?yàn)樗鼪](méi)有檢測(cè)到伴隨多巴胺使用的任何干擾劑（抗壞血酸、檸檬酸和葡萄糖）。GCE/Nb2C/ZnS的電化學(xué)活性支持了我們制造該復(fù)合材料的目的，并為進(jìn)一步合成不同類(lèi)別化合物的麥克烯復(fù)合材料打開(kāi)了新的門(mén)，以便更好的實(shí)際應(yīng)用。
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