JHM：双金属纳米颗粒附着的MXene纳米片用于农药传感的功能平台

随着人们生活水平的提高和科学技术的发展，环境污染问题引起了许多研究者的关注。农药作为主要污染物之一，由于非法使用或加工，对人类和非人类物种的健康构成潜在威胁。其中有机磷农药（OPs）是一种普遍含有磷元素的化合物，主要用于防治植物病虫害和寄生杂草。虽然一些高毒性OPs已经被降解或被生物可降解化学品所替代，但其在农产品和环境中的残留问题仍然存在。更重要的是，一些有机磷农药可以被氧化成剧毒的农药。例如，对硫磷可在环境中逐渐转化为对氧磷，其毒性对人类健康的威胁比原来的化合物大得多。因此，建立OPs及其衍生物的快速、现场分析方法具有重要的价值。电化学生物传感器作为一种典型的分析方法，在农药的快速、灵敏检测中得到了广泛的应用。为了提高电化学生物传感器的性能，各种纳米材料，如石墨烯和金属纳米颗粒，被用来提高灵敏度、可靠性和准确性。

2019年9月，浙江大学平建峰研究员在国际知名学术期刊Journal of Hazardous Materials上发表一篇题目为：Self-reduction bimetallic nanoparticles on ultrathin MXene nanosheets as functional platform for pesticide sensing的研究论文，在本工作中，通过在超薄MXene (Ti₃C₂T_x)纳米片表面自还原制备了双金属纳米颗粒（Au-Pd NPs）。获得的多维纳米复合材料(MXene/Au- Pd)具有良好的导电性和稳定性，有利于电子转移和酶的固定化。结合一次性丝网印刷电极(SPE)，本文利用MXene/Au-Pd纳米复合电化学平台制作了一种高性能的酶促生物传感器，用于快速检测OPs。在这里，我们选择对氧磷作为模型农药，因为它具有高毒性并且存在会从其他OPs中转化的可能性。结果表明，我们的酶促生物传感器易于制备，环境友好，灵敏度高，为快速检测农产品中的对氧磷提供了有用的方法。

图1.制备MXene纳米片和利用自还原策略获得的MXene/Au-Pd纳米复合材料制备酶基农药生物传感器的原理图。

图2. MXene纳米片的物理表征。

图3. 不同SPE/MXene/Au-Pd的微分脉冲伏安法（DPV）响应。

图4.SPE/MXene/Au-Pd的物理表征。

图5.不同SPEs的阻抗和电流响应。

图6.SPE/MXene/Au-Pd/GA/AChE生物传感器的传感响应。

     综上所述，以MXene/Au-Pd纳米复合材料为功能平台，制备了一种用于OPs电化学测定的基于乙酰胆碱酯酶(ache)的农药生物传感器。在超薄MXene纳米片表面通过自还原反应合成了Au-Pd双金属纳米颗粒，其中MXene纳米片作为天然还原剂和载体。结果表明，Au-Pd NPs不仅形状可控，易于制备，而且具有理想的催化活性，能与AChE配合有效催化ATCh的水解。此外，MXene/Au-Pd纳米复合材料具有优良的导电性和较大的比表面积，对电子转移和AChE固定化具有重要作用。所建立的生物传感器以对氧磷为模型农药，具有线性范围宽、检出限低、灵敏度高、样品适用性强等特点，可拓宽MXene纳米薄片在环境污染物分析中的应用。

文献链接：

https://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.121358.