成果简介
石墨二炔 (GDY) 因其富含炔烃的结构和高度的 π 共轭性而被认为是一种有吸引力的电化学传感电极材料，通过d-π和π-π相互作用对重金属离子和污染物分子具有很强的亲和力. 然而，块体 GDY 的低表面积和较差的导电性限制了其电化学性能。本文，青岛科技大学朱之灵副教授、隋凝副教授等研究人员在《Anal.Chem》期刊发表名为“Ultrathin Graphdiyne/Graphene Heterostructure as a Robust Electrochemical Sensing Platform”的论文，研究合成了二维超薄 GDY/石墨烯 (GDY/G) 纳米结构，并将其用作电化学传感的电极材料。
石墨烯在几层 GDY 生长和导电层中起到外延模板的作用。所形成的具有高比表面积的几层GDY具有丰富的对重金属离子（Cd2+、Pb2+）和有毒分子（例如硝基苯和4-硝基苯酚）的亲和位点，分别通过 d-π 和 π-π 相互作用。此外，作为酶催化基序的关键部分的血红素通过 π-π 相互作用固定在 GDY/G 上。人工酶模拟血红素/GDY/G修饰电极表现出良好的抗坏血酸和尿酸检测性能，具有优异的灵敏度和选择性、良好的线性范围和重现性。更重要的是，证明了实际样品检测和这种电化学传感器作为可穿戴生物传感器的可行性。
图文导读
图1. (a) GDY/G异质结构的制备及其在检测重金属离子（Cd 2+，Pb 2+）和有毒分子（NB，4-NP）中的应用示意图。(b-g) (b,d,f) 石墨烯和 (c,e,g) GDY/G 的 SEM、TEM 和 AFM 图像。(h-j) (i) C 和 (j) O 元素的 GDY/G 的 STEM 图像和 EDS 元素图。(k) GDY/G 的 XPS 测量光谱。(l) GDY/G 的 XPS C 1s 光谱。(m) 石墨烯和 GDY/G 的拉曼位移。
图2、修饰电极的电化学表征
图3、NB和4-NP的电化学检测
图4、传感器的选择性、重现性和稳定性
图5、样本检测分析图示
小结
总之，合成了 GDY/G 2D 异质结构并将其用于多个目标的电化学检测。与GDY相比，GDY/G表现出较低的电化学阻抗和较高的电化学活性表面积，有利于物质的扩散和电子的转移。制备的电极在实际样品分析中表现出令人满意的回收率和 RSD，包括废物和生物样品。柔性可穿戴的尿酸传感器也有望用于人体汗液中尿酸的检测。该研究表明，GDY/G 异质结构可用作强大的电化学传感平台，用于检测各种环境污染物和医学诊断。
文献：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c03387
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