天然水中的各種金屬離子會對人體構成顯著的毒性風險，鋅離子（Zn²?）便是其中之一。盡管相較于其他金屬，Zn²?的毒性相對較低，但監(jiān)測其濃度以防范潛在健康危害仍至關重要。然而，由于Zn²?無色且具有較高的還原電位，尤其是在低濃度情況下，要實現(xiàn)對其高選擇性的檢測頗具挑戰(zhàn)。在本研究中，基于鋅 - 肽組裝體的酯酶樣活性，構建了一種用于特異性檢測Zn²?的電化學傳感平臺。其檢測機制為：在磷鎢酸鈉（PW??）的促進下，Zn²?與L - 肌肽（Car）發(fā)生反應，生成沉淀物，該沉淀物可將4 - 硝基苯乙酸（4 - NA）催化轉(zhuǎn)化為4 - 硝基苯酚（4 - NP）。采用離子液體還原氧化石墨烯（IL - rGO）修飾的玻碳電極作為電化學傳感平臺。IL - rGO修飾增強了電極對4 - NP的吸附能力，并增大了其電化學活性表面積，從而提升了傳感器性能。此方法對Zn²?檢測展現(xiàn)出優(yōu)異的選擇性，檢測限低至0.087 nM。此外，該傳感器還表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和可靠性。本研究以Zn²?為例，展示了一種基于離子獨特性質(zhì)開發(fā)的特異性電化學傳感器。這種開發(fā)策略對于在配位環(huán)境中對所有具有催化活性的離子進行高特異性檢測具有潛在價值，為未來高特異性離子傳感器的開發(fā)提供了有價值的指導。
示意圖1. 4 - 硝基苯酚/離子液體還原氧化石墨烯修飾玻碳電極（4 - NP/IL - rGO/GCE）的制備以及鋅離子（Zn²?）檢測過程的示意圖
Fig 1. 不同放大倍數(shù)的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像：(a) 離子液體還原氧化石墨烯（IL - rGO），(b) 鋅 - 肌肽（Zn - Car），(c) 鋅 - 肌肽能譜數(shù)據(jù)采集位置，(d) 鋅 - 肌肽的能譜（EDS）元素光譜。
Fig 2. (a) 4 - 硝基苯酚（4 - NP）與4 - 硝基苯乙酸（4 - NA）的紫外吸收測試；(b) 不同濃度4 - 硝基苯乙酸（4 - NA）的紫外吸收測試；(c) 4 - 硝基苯酚/離子液體還原氧化石墨烯修飾玻碳電極（4 - NP/IL - rGO/GCE）對鋅離子（Zn²?）檢測的方波伏安法（SWV）響應
Fig 3. (a) 離子液體還原氧化石墨烯修飾玻碳電極（IL - rGO/GCE）的電化學阻抗譜（EIS）曲線 ；(b) 離子液體還原氧化石墨烯修飾玻碳電極（IL - rGO/GCE）的循環(huán)伏安法（CV）曲線。
Fig 4. (a) 4 - 硝基苯酚/離子液體還原氧化石墨烯修飾玻碳電極（4 - NP/IL - rGO/GCE）對鋅離子（Zn²?）的方波伏安（SWV）響應。(b) 濃度與峰電流之間的相應線性關系。(c - d) 所提出傳感器的選擇性和重復性。
相關研究工作由重慶大學Yujing Zhang、河南工業(yè)大學Peng Li/Li Wang、重慶師范大學Mingyu Pi團隊于2025年聯(lián)合在線發(fā)表在《Microchemical Journal》期刊上，A novel electrochemical sensing platform for the specific detection of Zn
2+ ion，原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.microc.2025.112919
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
