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• 文章导读

过度使用对乙酰氨基酚（APAP）已成为社会负担，快速可靠地检测尿液中APAP浓度对于更好地管理APAP使用具有指导意义。 传统的实验室方法如高效液相色谱（HPLC）可以量化APAP，但需要昂贵的设备和专业人员。电化学传感提供了一种快速、特定、经济、可联网、微型化和全自动化的高效临床诊断和环境检测手段。 多孔，疏松、多组分，混基质、导体及半导体掺杂由于其表面积较大、多组分差异协同作用、电子有效转移，是提升纳米复合材料电导率的重要手段。

中国科学院新疆理化技术研究所陈龙毅副研究员团队通过金属离子活化制备的生物质衍生碳材料具有高度的致密多孔结构，通过超声将其与氧化钴裂纹纳米板杂化形成多组分纳米结构，经检测，展现出较高的电导率。对人体尿液样品中APAP检测灵敏度高，抗干扰能力强，环境稳定性好，重复再现性好。

图文摘要

上述成果发表在Industrial Chemistry & Materials，题为：Improved voltammetric discrimination of acetaminophen and uric acid in urine using CoO biochar nanocomposite。欢迎扫描下方二维码或者点击文末“阅读原文”免费阅读、下载！

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https://doi.org/10.1039/D4IM00069B

• 本文亮点

★ 设计合成了具有疏松多孔多组分含钴衍生生物质碳新型电极材料；

★ 用于检测人体尿液中对乙酰氨基酚（APAP）的传感器具有高选择性和高灵敏度；

★ 该传感器在临床诊断和环境检测中具有潜在的应用前景。

• 图文解读

1. 多孔多组分含钴衍生生物质碳电极材料的合成

采用氯化钴在水溶液中碱沉淀后煅烧的方法制备氧化钴裂纹纳米板，氯化铁和沙枣胶混合碳化制备铁离子活化多孔生物质碳材料，并将两者超声杂化，形成电极材料。

2. 形貌特征

SEM图显示，与BC相比，氯化铁活化的FBC呈现出管状蚀刻微孔，内外部都呈现高度的多孔结构。在CoO-FBC的SEM图像中，许多氧化钴裂纹纳米板以随机方向附着在FBC表面，并由于煅烧过程中产生的氢氧化钴收缩裂纹导致六边形板中存在不规则的裂纹孔。

图1. BC、FBC、CoO- FBC的TEM图 (a-c); CoO- FBC的TEM图 (d) 及相应的C,O,Co元素映射图(e-g)

3. 材料结构表征

FBC的计算BET表面积是BC的2.6倍，表明铁离子活化多孔生物质碳材料的成功。氧化钴超声掺入FBC后，由于氧化钴裂纹纳米板的阻塞，CoO -FBC的计算BET表面积减少。通过拉曼光谱，可以清楚地看到FBC的ID/IG值较活化前略有增加，加入氧化钴纳米板后，由于两者形成了物理和化学键，从而减少了碳材料的边缘，ID/IG值降至1.026。

图2. (a)氮气吸附/解吸曲线及计算BET表面积; (b)拉曼光谱，激光波长为532 nm; (c) XRD谱图

4. 催化性能

合成材料对APAP的电化学响应研究中，制备GCE相比裸GCE有较大增强。氧化钴是一种半导体，能够有效地将电子转移到生物质碳基体上，纳米板的裂纹增加了表面钴原子对APAP分子的暴露，引起钴原子对APAP分子具有特别增强的电催化相互作用，所有这些因素导致Ipa目前的反应几乎是FBC/GCE的两倍。

图3. (a)裸GCE和改性GCE在APAP溶液中的CV谱图; (b) PBS中APAP中随扫描速率变化的Co-FBC /GCE CV谱; (c) Ipa和Ipc电流与(b)中扫描速率平方根的线性拟合; (d) 不同APAP浓度，PBS中DPV测量; (e) DPV Ipa电流与(d)中APAP浓度的线性拟合; (f) 不同APAP溶液的DPV-Ipa电流

• 总结与展望

本文开发了一种新型的氧化钴裂纹纳米板，该纳米板装饰在生物质衍生的碳电催化剂材料上，用于APAP的电化学传感。这种CoO-FBC/GCE传感器制备方便、特异性强、检测灵敏度高、回收率好，在临床诊断和环境检测方面具有广阔的应用前景。

撰稿：原文作者

排版：ICM编辑部

文章信息

Y. Zhang, Y. Baikeli, Z. Gao, X. Mamat and L. Chen, Improved voltammetric discrimination of acetaminophen and uric acid in urine using CoO biochar nanocomposite, Ind. Chem. Mater., 2024, DOI: 10.1039/D4IM00069B.

• 作者简介

通讯作者

陈龙毅，博士，副研究员。2018年毕业于西安大略大学，获哲学博士学位，主要从事功能纳米材料及纳米结构葡萄糖生物传感器研究。2018年进入美国国家标准与技术研究院和马里兰大学帕克分校从事博士后研究，主要从事器官芯片及药物分析研究。2022年1月加入中国科学院新疆理化技术研究所资源化学研究室

民族药创新研究团队。

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• 期刊简介

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