电化学|氮硫共掺杂 Nb2C-MXene 纳米片用于胃液酸性条件下超灵敏电化学检测多巴胺多巴胺|纳米|mv

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强调
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提出了一种基于氮和硫共掺杂Nb2C MXene的新型电化学传感器，用于胃液中的DA检测。
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NS-Nb2C比多层 Nb2C纳米片和分层 Nb2C纳米片具有更高的电化学活性。
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这项工作为Nb基MXene在电化学传感应用中的应用提供了新的方向。
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氮硫共掺杂是提高MXene电化学性能的有效方法。
这项工作报告了氮和硫共掺杂的Nb2C MXene (NS-Nb2C)的合成和应用，用于检测胃液中的多巴胺(DA) 。 NS-Nb2C MXene是在使用硫脲作为NS资源的 Nb2C一步处理中成功合成的。杂原子掺杂策略能够将N、S引入MXene纳米片，同时增加层间距、高表面积和增强的导电性。发现NS-Nb2C比多层 Nb2C纳米片(ML-Nb2C)和分层 Nb2C纳米片(DL-Nb2C)具有更高的电化学活性。基于此，所制备的NS-Nb2C/Nafion/GCE用于研究多巴胺在pH=3.0下的电化学行为。传感界面不仅利用了 Nb2C独特的二维(2D)纳米片形态，具有更大的表面积和导电网络，而且还利用了掺杂提供的更多活性位点。这使传感器能够以0.12μM的低检测限(LOD)实现对多巴胺(S/N=3)的超灵敏检测。此外，所制备的传感器具有良好的稳定性和选择性，对模拟胃液中DA的检测结果令人满意。结果表明， Nb基MXenes为酸性电化学传感应用提供了一种很有前景的工具。
图形概要
以硫脲为NS资源在一步处理 Nb2C中成功合成的氮和硫共掺杂Nb2C MXene (NS-Nb2C)用作稳定、高性能的传感材料，用于高灵敏度检测多巴胺(DA) )在酸性条件下的胃液中。 NS-Nb2C在酸性条件下比多层Nb2C纳米片(ML-Nb2C)和分层Nb2C纳米片(DL-Nb2C)具有更高的电化学活性，这是由于杂原子掺杂策略提供了活性位点、高表面积和增强的导电性。
关键词
MXene
Nb2C纳米片
氮硫共掺杂
电化学传感器
多巴胺
一、简介
多巴胺（DA）是生物体内一种重要的儿茶酚胺神经递质，对人体肾脏、新陈代谢、心血管和中枢神经系统的功能起着非常重要的作用。它还对胃肠运动、胃酸分泌、胃黏膜血流量和供氧的调节起调节作用。因此，开展酸性条件下胃液中DA的体内外监测对于提高胃肠道疾病的诊治水平具有重要意义。电化学传感器法具有操作简单、灵敏度高、无需预先进行复杂预处理等特点，是检测DA的理想方法。然而，基于胃液的DA电化学检测鲜有报道，因为酸性条件下的检测对传感器的性能和稳定性有很高的要求。因此迫切需要提供一种在酸性条件下灵敏稳定的DA检测方法。
近来， MXene类类似材料的石墨烯由于具有高导电性表面、大比表面积、丰富的表面化学基团、良好的亲水性、吸附性和环境稳定性等优异特性而受到广泛关注。 MXene的这些优越特性使其成为众多应用的有希望的候选者，例如锂离子电池、超级电容器、储氢、电化学传感和免疫测定。尤其是作为一种新增的二维（2D）材料， MXene具有克服其他二维材料缺点的潜力，已被用作电化学应用中的电极材料。基于MXene的电化学传感器修饰电极材料主要由两种类型组成。第一类是基于MXene及其复合材料的电化学传感器，如基于Ti3C2的双金属纳米复合材料（MXene/DNA/Pd/Pt）、基于纳米碳材料和无机负载的Ti3C2（GOx/CNTs/Ti3C2TX/PB/CFMs），基于MOF衍生的MnO2/Mn3O4分级微立方体和 Ti3C2 MXene/Au NPs复合材料（AChE/Chit/MXene/AuNPs/MnO2/Mn3O4/GCE）等。这种基于复合材料的电化学传感器具有令人满意的检测性能，但存在合成复杂、成本高等缺点。也可以将多层MXene剥离成分层的MXene作为电极材料，以提高电化学性能。 Shahzed等人通过将分层的 Ti3C2 (DL-Ti3C2)溶液滴在GCE上，然后用Nafion溶液对其进行涂覆来检测DA 。由于单层不稳定、易团聚等缺点，会影响电化学性能。同时，电化学传感的研究大多基于碳化钛，新型MXene在传感上的性能一直是研究人员面临的长期挑战之一。需要克服或至少有效管理这些问题，以实现MXene的工业和生物技术发展。