基于多孔泡沫金/MXene纳米复合材料的非酶葡萄糖传感器

一、文章概述

研制了一种基于三维Au/MXene纳米复合材料的电化学非酶葡萄糖传感器。采用温和蚀刻法制备MXene，并通过原位合成将金纳米颗粒的多孔泡沫与MXene结合。在合成过程中，通过控制MXene的质量，获得了含金纳米颗粒的多孔泡沫材料。扫描电镜证实了纳米颗粒的三维泡沫结构。采用循环伏安法和电化学阻抗谱研究了金/MXene纳米复合材料的电化学性能。Au/MXene纳米复合材料作为非酶催化葡萄糖氧化的快速氧化还原探针具有良好的性能，其灵敏度为22.45µA·(mmol/L)^{- 1}·cmm ^-1，线性范围为1- 12 mmol/L。研究表明，MXene作为催化剂负载材料有利于提高电子的导电性，提高催化剂材料的负载速率。含金纳米颗粒的泡沫结构可以提供更大的表面积，增加催化反应中与分子的接触面积，增强电化学反应信号。综上所述，文章研究表明金/MXene纳米颗粒具有应用于非酶葡萄糖传感器的潜力。

二、图文导读

图1.金/MXene/Nafion/GCE电极的制备工艺。

图2.(a)由1µLMXene悬浮液、(b)2.5µLMXene悬浮液、(c)5µLMXene悬浮液(d)10µLMXene悬浮液制备的Au/MXene复合纳米颗粒的扫描电子显微镜（SEM)图像；(e)多层MXene纳米颗粒表面多孔泡沫结构的扫描电镜图像；(f)Au/MXene纳米复合材料的扫描电镜图像。金/MXene复合纳米粒子的元素映射:(g) Ti， (h) Au， (i) C。

图3. Au/Nafion电极和Au/MXene/Nafion电极的电化学阻抗谱(EIS)及其拟合结果插图显示了EIS测试的Randle等效电路。

图4.(a)在0.1mol/L氢氧化钠溶液中，40mV/s下Au/Nafien/GCE的CV扫描(曲线A：不含10mmol/L葡萄糖，曲线B：含10mmol/L葡萄糖)。(b)Au/MXene/Nafion/GCE氧化葡萄糖的电催化过程示意图。

图5.(a)在10mmol/L葡萄糖中扫描干扰物质(0.1mmol/L抗坏血酸(AA)和0.1mmol/L尿酸(UA)，0.1mol/L氢氧化钠溶液中Au/MXene/Nafion/GCE的阳性，扫描率为40mV/s；(b)0.1mmol/LAA和0.1mmol/LUA存在下Au/MXene/Nafion/GCE的安培反应。检测电位为0.1V。

三、全文总结

这项工作展示了Au/MXene在非酶葡萄糖传感器中的应用，评估了MXene作为底物和多孔金纳米颗粒作为葡萄糖催化剂的性能。采用简单的化学还原法制备了三维金/MXene纳米复合材料，多孔金纳米颗粒的形貌受MXene质量的控制。Au/MXene/Nafion/GCE生物传感器对葡萄糖的检测效果良好，线性范围为1 -12 mmol/L (R²=0.998)，峰值电流为22.45µA·(mmol/L)^{- 1}·cmm ^-1，检出限为0.2 mmol/L (S/N=3)。此外，Au/MXene/Nafion/GCE传感器对多种干扰物质也有选择性，可在4℃下保存7天，灵敏度保持88%。文章研究最明显的发现是MXene作为底物提高了非酶葡萄糖传感器在碱性溶液中的电化学活性。综上所述，这些结果表明Au/MXene复合纳米粒子在构建非酶葡萄糖生物传感器方面是一种有潜力的材料。

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