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( 二 ) 多巴胺|纳米|mv

非金属杂原子的引入是提高碳材料电化学性能的有效策略之一。氮在元素周期表中的位置与碳相邻，氮原子与碳原子的半径也相似，因此更容易结合形成掺氮碳材料。氮的掺杂可以提高碳材料的电子迁移率，可以提高材料的亲水性能，进而可以提高材料的电化学性能。除了掺氮材料，掺硫碳材料近年来也引起了研究人员的广泛关注。硫的引入可以增加碳层之间的距离，增加碳材料的无序，提高碳材料的导电性。因此，在MXene中引入氮和硫共掺杂以提高其电化学性能将是克服MXene电化学传感问题的有效途径，也是在酸性条件下构建电化学多巴胺体系的潜在策略。
在这项工作中，我们报道了一种基于氮和硫共掺杂Nb2C (NS-Nb2C) MXene的新型电化学传感器，用于酸性条件下的DA检测（方案1）。首先，通过化学方法从 Nb2AlC纳米片蚀刻铝层制备 Nb2C纳米片。然后，使用硫脲作为NS资源将氮和硫掺杂到 Nb2C纳米片中。基于NS-Nb2C纳米片的独特特性，如良好的导电性、丰富的活性位点和高比表面积， NS-Nb2C纳米片对DA表现出比多层 Nb2C纳米片（ML-Nb2C）和分层 Nb2C纳米片更好的检测性能（DL-Nb2C) 。因此，基于NS-Nb2C纳米片的传感器具有检测限低、线性范围宽、响应快和选择性好等优点。此外，该传感器用于检测模拟胃液中的DA ，结果令人满意。
方案1.电化学生物传感器制备过程。
2.实验
2.1.材料和仪器
Nb2AlC纳米片（MAX相）购自北科二维材料有限公司DA、UA、AA、柠檬酸（CA）、Nafion（5% w/w）、葡萄糖（Glu）、氯化钾（KCl）、铜氯化物(CuCl2)、硫酸钠(Na2SO4)、磷酸氢钠(Na2HPO4)、氯化钠(NaCl)、铁氰化钾(K3[Fe(CN)6
)、亚铁氰化钾(K4[Fe(CN)6
)分别为无水乙醇和氢氟酸（HF）（40%）购自郑州市艾克美化工有限公司，硫脲购自上海阿拉丁生化科技有限公司。果汁购自北京百尔德科技有限公司CA ， Na2HPO4溶于去离子(DI)水中，制备0.1M磷酸盐缓冲盐水(PBS)缓冲溶液。
使用Quanta 250 FEG SEM捕获扫描电子显微镜(SEM)图像和能量色散光谱仪(EDS)映射。在测量之前对样品进行金溅射。 X射线衍射(XRD)图案通过配备Cu-Ka辐射的Ultima IV系统以5°至90°的扫描角观察， X射线光电子能谱(XPS)光谱从KratosAXIS SUPRA光谱仪获得。使用自制的拉曼光纤光谱仪进行拉曼散射测量。光谱仪配备500mW二极管泵浦固态激光器（WGL-FN-532 ，长春新业光电科技有限公司），波长为532nm ，高灵敏度CCD光谱仪（WP-532-RS -50 ，安捷科技）。所有电化学实验均在具有三电极系统的LK5100电化学发光分析系统上进行。铂丝用作辅助电极， Ag/AgCl分别用作参比电极。用纳米复合材料修饰的玻碳电极（GCE）（直径=3mm）作为工作电极。
2.2.Nb2C纳米片的制备
将 Nb2AlC粉末加入40% HF溶液中，在磁力搅拌下以700 r/min的速度反应24 h 。然后用去离子水连续洗涤上述腐蚀产物，直至上清液的pH值为7.0 。无水乙醇洗涤5次后，在60℃真空烘箱中干燥12h ，得到ML-Nb2C纳米片。
2.3.NS-Nb2C纳米片的制备
将上述制备的ML-Nb2C纳米片（100mg）和硫脲（300mg）研磨混合均匀，然后放入气氛炉中，在氩气气氛中加热至500°C ，保持3h ，然后然后在炉中将其冷却至25°C 。将制备好的材料再次研磨，继续用去离子水洗涤，直至上清液的pH值为7.0 。将获得的粉末干燥以获得NS-Nb2C纳米片，表示为NS-Nb2C 。此外，在相同条件下在500°C下硫化1.5小时的样品表示为NS-Nb2C-1 。为了比较， 100mg所制备的ML-Nb2C纳米片和300mg硫脲也在500°C下加热2小时，所得样品表示为NS-Nb2C-2 。 100mg所制备的ML-Nb2C纳米片和300mg硫脲也在500°C下加热2.5小时，所得样品表示为NS-Nb2C-3 。
2.4.NS-Nb2C/Nafion/GCE的制备
将上述得到的NS-Nb2C纳米片分散在水溶液中制备NS-Nb2C悬浮液。用体积分数的Nafion溶液在25℃下超声处理10min ，得到质量分数为2%的Nafion溶液；将体积比为1:1的NS-Nb2C悬浮液和Nafion溶液混合后超声处理30分钟。 GCE用0.05μm氧化铝浆抛光。在去离子水中超声清洗2分钟后，将电极在环境温度下在空气中干燥。用移液管移出8 μL NS-Nb2C/Nafion混合物，滴在GCE表面并干燥，得到NS-Nb2C/Nafion/GCE 。循环伏安法(CV)测量在-0.3–0.8V范围内进行。差分脉冲伏安法(DPV)响应在不同浓度的木犀草素溶液(PBS pH=3.0)范围内记录-0.3–0.8V脉冲宽度为0.05s ，幅度为50mV 。 NS-Nb2C/Nafion/GCE的制备过程如图1所示。