基于多巴胺高选择性电化学传感的层状Nb2C MXene/ZnS纳米复合材料的合成与表征

一、文章概述

MXenes由于其特殊的性能，在二维(2D)材料领域被标记为未来的材料。碳化铌(Nb2C)是MXene家族的重要成员，在锂离子电池和超级电容器领域有着广泛的应用。然而，它在传感领域的应用尚未被探索。文章研究首次报道了Nb2C/ZnS纳米复合材料对多巴胺(DA)传感的合成和应用。在55◦C条件下，对母体MAX相(Nb2AlC)的Nb2C进行了蚀刻。采用差分脉冲伏安法(DPV)将Nb2C电极应用于DA的电化学传感。通过水热法合成了硫化锌（硫化锌）纳米颗粒，以提高Nb2C的电化学性能。利用XRD、SEM、EDS和FTIR光谱技术对这些制备的样品进行了表征。MXene-ZnS纳米复合改性玻璃碳电极(GCE)被证明是一种非常有效的电化学电极材料，检测范围为0.09-0.82mM，检测限很低，为1.39μM，灵敏度为12.1μA·μM^-1。在抗坏血酸、柠檬酸和葡萄糖等干扰剂的存在下，修饰后的玻璃状碳电极也被证明对多巴胺具有特殊的选择性。

二、图文导读

图1.(a，b)Nb2C分别在10μm和2μm下的SEM结果，(c，d)硫化锌团聚在1μm和500nm处的SEM图像，(e，f)Nb2C/ZnS纳米复合材料的SEM图像。

图2.(a)MXene与MAX相相比的XRD模式，(b)MXene-ZnS纳米复合材料与反应物的XRD平行。

(a)Nb2C样品与JCPDS#00-015-0127相匹配，具有P63/mmc六角形对称性，在38.9◦处，MAX相的特征峰几乎完全去除。MAX相002峰下移与MXene片的晶格参数c的增加相对应。(b)为合成的硫化锌样品的XRD模式，所得结果与晶格参数为JCPDS#01-080-0020的立方硫化锌结构相匹配。

图3.含0.1MPBS的DPV中不同GCE电极的多巴胺检测峰。

在0.1M磷酸盐缓冲盐(PBS)(pH=3)中，通过DPV以50mv-1扫描速率观察其在不同修饰GCE电极上电化学检测DA。GCE通过使用三个样本进行了修改。Nb2C MXene、硫化锌和Nb2C /ZnS纳米复合材料。为此目的选择的电位窗口为0.3~0.6V，最大峰值电流为0.40V~0.435V。

图4.(a)GCE/Nb2C、(b)GCE/ZnS和(c)GCE/nb2C/ZnS的DPV伏安图。插入的是对应电极(PBSpH3、扫描率Scat50mVs∓1、步长电位5mV、步长电位5mV)的电流与DA浓度的线性图，间隔时间为0.5s)。

通过对目前研究工作的广泛分析，文章得出结论，Nb2C在表面具有多种功能。在55◦C下，用Nb2AlC蚀刻Al，成功合成了O、OH和F。通过醋酸锌和油酸钠热水反应，制备了直径约9nm的硫化锌纳米颗粒的球形团聚体。因此产生的化合物及其1：1的复合物首次通过DPV电化学检测多巴胺。玻璃状碳电极（工作电极）、pH3和50mv-1扫描速率下的PBS是实验的最佳条件。MXene-ZnS纳米复合材料制备的电极是最好的三个电极，线性检测范围最宽为0.09-0.82mM，检测限最低为1.39μM，灵敏度最高为12.1μA/μM。所制备的电极被证明对多巴胺高度敏感和选择性，因为它没有检测到伴随多巴胺使用的任何干扰剂（抗坏血酸、柠檬酸和葡萄糖）。GCE/Nb2C/ZnS的电化学活性支持了我们制造该复合材料的目的，并为进一步合成不同类别化合物的麦克烯复合材料打开了新的门，以便更好的实际应用。

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