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      MXene-碳納米管微球的制備及其對硝基芳烴化合物的電化學檢測性能

      2025-04-17 00:00:00劉雨李厚燊姚慶雙李佩瑤孫義民
      分析化學 2025年3期

      摘要 以三聚氰胺甲醛樹脂(MF)微球為模板,包覆MXene 納米片制得MXene/MF 微球,通過浸漬法使微球表面吸附Co(NO3)2,在氬氣氛圍下高溫煅燒。以MF 熱解產(chǎn)生的CO 和NH3 作為還原性氣體,將Co2+還原為單質(zhì)Co;再以Co 為催化劑,通過化學氣相沉積(CVD)法原位生長碳納米管(CNT),形成MXene-Co-CNT微球(MXene-Co-CNT MS)。在此過程中, MF 微球熱解具有雙重作用:一方面,犧牲模板,使內(nèi)部空心;另一方面,產(chǎn)生的氣體在Co 催化劑上通過CVD 生成CNT,形成海膽狀的外部結(jié)構(gòu),二者同時進行,形成新穎的結(jié)構(gòu)。MXene-Co-CNT MS 具有比表面積大、導電性良好以及電催化活性優(yōu)異等優(yōu)點,可用于硝基芳烴化合物(NACs)的高靈敏檢測。MXene-Co-CNT MS 修飾玻碳電極(MXene-Co-CNT MS/GCE)對2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、1,3,5-三硝基苯(TNB)、2,4-二硝基甲苯(DNT)、1,3-二硝基苯(DNB)、1-氯-2,4-二硝基苯(Cl-DNB)和4-硝基苯酚(4-NP)的檢出限分別為26.84、31.60、35.03、54.14、43.86 和28.67 nmol/L,并且具有良好的抗干擾性能,可用于環(huán)境水樣中NACs 的準確檢測。

      關(guān)鍵詞 MXene-碳納米管微球;三聚氰胺甲醛樹脂;犧牲模板法;化學氣相沉積;硝基芳烴化合物;電化學檢測

      硝基芳烴化合物(NACs)是制造烈性爆炸物的原材料,也是一種環(huán)境污染物,在染料、藥品和殺蟲劑等產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用過程中進入環(huán)境,對生態(tài)系統(tǒng)形成巨大威脅。其中,硝基官能團對分子的生物可降解性具有負面的作用,導致NACs 在環(huán)境中累積[1]。開發(fā)高效且精準的NACs 檢測技術(shù),對環(huán)境監(jiān)測和保護生物安全至關(guān)重要。目前,檢測NACs 的方法有熒光檢測法[2]、色譜法[3]和電化學檢測法[4-6]等。其中,電化學方法在快速處理和響應(yīng)、多路復(fù)用能力以及與微型器件的兼容性方面具有獨特優(yōu)勢[7],并且NACs 在水中電化學還原成羥胺的過程是四電子反應(yīng),多電子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)有利于目標物的靈敏檢測[1]。

      MXene 是一種新型的二維層狀納米材料,因其具有高導電率、豐富的表面官能團(—OH、—O 和—F)和環(huán)境友好等特點而備受關(guān)注[8]。然而, MXene 具有與其它二維納米片材料相同的缺陷,巨大的表面能使MXene 納米片易發(fā)生堆積,導致比表面積降低,嚴重影響其電化學性能[9-10]。為解決MXene 自堆積的問題,可引入層間間隔物或采用功能材料進行修飾,但是引入的材料過多可能會降低MXene 的導電性。此外,可通過改變MXene 的形態(tài)解決MXene 的自堆積問題。Zhao 等[11]首次將二維MXene 納米片包覆在作為模板的PMMA 微球上,通過高溫煅燒除去模板球得到MXene 微球,解決了MXene 的自堆疊問題,顯著提升了鈉離子電池的容量、轉(zhuǎn)化效率和循環(huán)穩(wěn)定性,證明了MXene 的形態(tài)對鈉離子電池的電化學性能具有重要影響。除了犧牲模板法外, Fang 等[12]開發(fā)了制備MXene 微球的噴霧凍干法,所制備微球具有大的比表面積和較短的離子擴散路徑。為了進一步增加MXene 微球的電催化活性和導電性,研究者引入碳納米管(CNT)以增加活性位點和提供電子傳輸通道, CNT 基傳感器在NACs 檢測中表現(xiàn)出良好的傳感性能,并且檢出限較低[13-14]。

      本研究將犧牲模板法和化學氣相沉積(CVD)法相結(jié)合,制備了海膽狀空心MXene-Co-CNT 微球。以三聚氰胺甲醛樹脂(MF)微球作為模板,將MXene 納米片通過靜電自組裝包裹在MF 微球上,采用浸漬法在MXene/MF 復(fù)合球的表面負載Co2+,最后通過高溫煅燒去除作為模板的MF 微球。以MF 熱解產(chǎn)生的CO 和NH3 作為還原性氣體,將Co2+還原為Co 納米粒子;Co 納米粒子可作為單原子催化劑,以CO 為碳源,無需加入高危性的碳源和還原性氣體,即可通過CVD 法自催化原位生長CNT,從而得到MXene-Co-CNT 微球(MXene-Co-CNT MS),制備過程如圖1 所示。將MXene-Co-CNT MS 修飾到玻碳電極(GCE)表面制備MXene-Co-CNT MS/GCE,用于環(huán)境水樣中常見的6 種NACs(2,4,6-三硝基甲苯(TNT)、1,3,5-三硝基苯(TNB)、2,4-二硝基甲苯(DNT)、1,3 二硝基苯(DNB)、1-氯-2,4-二硝基苯(Cl-DNB)和4-硝基苯酚(4-NP))的檢測,顯示出高靈敏度和良好的抗干擾性能。將本方法用于實際湖水樣品中NACs 的檢測,顯示出良好的實用性。

      1 實驗部分

      1.1 儀器與試劑

      Philips PW-1830 X 射線衍射儀(XRD,荷蘭帕納科技有限公司);ESCALAB 250 X 射線光電子能譜儀(XPS,美國Thermo VG Scientific 公司);DXR Raman Microscope 激光共焦拉曼光譜儀(Raman,美國Thermo Fisher 公司);Sirion200 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FSEM,美國FEI 公司);JEM2100 透射電子顯微鏡(TEM,日本電子株式會社);CHI760E 電化學工作站(上海晨華儀器有限公司)。采用三電極體系:工作電極為玻碳電極(GCE, d=3 mm,天津艾達恒晟公司),參比電極為Ag/AgCl 電極(3.5 mol/L KCl,天津艾達恒晟公司),對電極為鉑絲電極(? 0.5 mm×37 mm,天津艾達恒晟公司)。

      Ti3AlC2(≥99.5%,新烯科技有限公司);Nafion(5%,美國Sigma-Aldrich 公司);TNB(96%)、Cl-DNB(97%)(梯希愛(上海)化成工業(yè)發(fā)展有限公司);TNT 甲醇溶液(96%,麥克林公司);DNT、DNB(97%)和4-NP(98%)(阿拉丁試劑(上海)有限公司);其余試劑均為國產(chǎn)分析純試劑。實驗用水為Millli-Q 純水系統(tǒng)(美國Millipore 公司)制備的去離子水。

      1.2 實驗方法

      1.2.1 MF 微球的制備

      參考文獻[15]的方法合成MF 微球。在250 mL 圓底燒瓶中加入100 mL 水、2 mL 甲醛和2 g 三聚氰胺,攪拌下升溫至80 ℃。待溶液完全澄清后,加入0.5 g 聚乙烯醇(PVA),溶解后加入0.2 g 檸檬酸引發(fā)聚合,在80 ℃下反應(yīng)10 min 后立刻停止反應(yīng),趁熱離心(3000 r/min, 5 min),收集白色固體沉淀,反復(fù)進行水洗后離心,烘干,得到MF 微球。

      1.2.2 MXene 納米片的制備

      參考文獻[16]的方法合成MXene 納米片,采用刻蝕-剝離兩步法制備單層MXene。稱取2 g LiF 加入到裝有40 mL HCl 溶液(9 mol/L)的特氟龍燒杯中,攪拌至LiF 完全溶解,緩慢加入2 g Ti3AlC2,在40 ℃下刻蝕48 h 后,離心(3500 r/min, 7 min)并反復(fù)以水沖洗至pH=6,得到Ti3C2TX MXene 相,再將其分散于水中,冰浴超聲2 h 后,再次離心(3500 r/min, 30 min)并收集上層清液,即得到單層或少層的MXene 納米片分散液。

      1.2.3 MXene-MF 復(fù)合球的制備

      將制備的MXene 分散液用水稀釋至2 mg/mL,超聲分散均勻;將MF 微球加入水中進行超聲分散,得到MF 分散液(10 mg/mL)。將所得的MXene 分散液和MF 分散液按體積比1∶5 混合,用0.1 mol/L HCl調(diào)節(jié)至pH 4~5,攪拌反應(yīng)4 h。8000 r/min 離心10 min,沉淀用水清洗,在60 ℃下真空干燥10 h,得到MXene-MF 復(fù)合球。

      1.2.4 MXene-Co-CNT MS 的制備

      將40 mg Co(NO3)2·6H2O 溶于20 mL 乙醇中,再加入0.2 g MXene-MF 復(fù)合球,在40 ℃下勻速攪拌4 h。離心,收集固體,在45 ℃烘箱中干燥。將得到的粉末樣品置于管式爐中,在氬氣(100 mL/min)保護下,以10 ℃/min 的速率升溫至900 ℃,保持60 min,最后降至室溫,得到MXene-Co-CNT MS。

      1.2.5 電化學測試

      使用粒徑為0.05 μm 的氧化鋁拋光粉在麂皮上將GCE 打磨至鏡面,用水沖洗后晾干。稱取10 mgMXene-Co-CNT MS 粉末加入到2 mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,超聲30 min 使其分散均勻;加入40 μL Nafion 溶液,再次超聲10 min,得到電極材料漿料。將5 μL 電極材料漿料滴涂到經(jīng)過預(yù)處理的GCE 表面,干燥后得到MXene-Co-CNT MS/GCE。

      所有電化學測試均在CHI760E 電化學工作站(上海辰華儀器有限公司)上進行,采用三電極體系:MXene-Co-CNT MS/GCE 為工作電極,鉑絲為對電極, Ag/AgCl 電極為參比電極。在含10 mmol/L[Fe(CN)6]3?/4?的50 mL 0.1 mol/L 的KCl 溶液和50 mL 0.1 mol/L 的PBS 溶液(pH 7.0)中,采用循環(huán)伏安(CV)、電化學阻抗譜(EIS)和線性掃描伏安(LSV)法檢測TNT、TNB、DNT、DNB、Cl-DNB 和4-NP。其中, TNB 和DNT 使用乙腈溶液, TNT、DNB、Cl-DNB 和4-NP 使用甲醇溶液,分別配制成100、10、1.0 和0.1 mmol/L 的標準樣品。檢測前,先通氮氣10 min 以去除氧氣。檢測時,滴加50 μL 0.1 mmol/L 標準樣品,對應(yīng)的測試濃度為0.1 μmol/L,再滴加50 μL 0.1 mmol/L 標準樣品,對應(yīng)測試濃度為0.2 μmol/L,以此類推。每次滴加完待測物后,繼續(xù)攪拌1 min 后開始測試。

      2 結(jié)果與討論

      2.1 材料表征

      采用掃描電鏡(SEM)對制備的MXene-Co-CNT MS 及其前驅(qū)體進行形貌表征。如圖2A 所示,合成的MF 微球粒徑較均一,約為1~2 μm,表面粗糙。MXene 通過靜電自組裝包覆到MF 微球表面后,復(fù)合微球的表面變得光滑(圖2B)。經(jīng)過浸漬處理與高溫煅燒后,自催化生長出的CNT 密集分布在球體表面,形成海膽狀結(jié)構(gòu)(圖2C 和2D), CNT 長度約為100 nm。將CNT 修飾到MXene 微球上,可以有效阻止微球堆疊,增大MXene 微球之間的接觸面積,從而使材料具有更多的活性位點和更快的電子轉(zhuǎn)移速率。

      采用透射電鏡(TEM)對MXene-Co-CNT MS 的形貌進行表征,結(jié)果表明,經(jīng)過煅燒后,不僅去除了作為模板球的MF 微球,還在球的表面生長出Co 納米顆粒(圖2E 和2F),材料仍維持球狀結(jié)構(gòu),但尺寸略微減小,這是由于失去MF 支撐后, MXene 層向內(nèi)部收縮。將二維的MXene 納米片構(gòu)筑成三維的微球結(jié)構(gòu),有效解決了MXene 納米片易團聚的問題,并具有更大的比表面積,從而暴露出更多的活性位點,加快了催化反應(yīng)過程中的電子轉(zhuǎn)移速率;同時,大的比表面積更有利于其它功能性納米材料的修飾。從MXene-Co-CNT MS 的元素分布圖(圖2G~2J)中可見, Ti、Co、C 和N 元素均勻分布, Co 含量為5.8%。

      通過X 射線衍射(XRD)對材料的組成和結(jié)構(gòu)進行表征。如圖3A 所示, Ti3C2TX 的XRD 譜圖在7.2°處出現(xiàn)了1 個明顯的衍射峰,對應(yīng)于Ti3C2 的(002)晶面,而MXene-Co-CNT MS 的Ti3C2(002)晶面向左偏移至5.9°,這歸因于MXene 納米片形成微球時產(chǎn)生的彎曲以及CNT 在MXene 表面的生長,使得MXene層間距增大。MXene-Co-CNT MS 中Ti3C2(002)晶面的衍射峰強度弱于純Ti3C2TX,這是由于CNT 的生長破壞了MXene 的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。MXene-Co-CNT MS 經(jīng)過高溫煅燒后,在26.2°處出現(xiàn)1 個寬的衍射峰,對應(yīng)CNT(002)晶面[17],表明成功生長了CNT。MXene-Co-CNT MS 的XRD 譜圖在44.2°、51.5°和75.9°處出現(xiàn)3 個明顯的衍射峰,分別對應(yīng)Co(JCPDS No.15-0806)的面心立方(fcc)晶格(111)、(200)和(220)晶面,證明在MXene 微球表面成功負載了Co 納米粒子。

      采用拉曼光譜對MXene-Co-CNT MS 的晶體結(jié)構(gòu)和缺陷程度進行分析。如圖3B 所示,在Ti3C2TX 和MXene-Co-CNT MS 的拉曼光譜中, Ti3C2TX 的D 峰與G 峰分別位于1334 和1580 cm?1 處,強度比(ID/IG)為0.78。經(jīng)過高溫煅燒后, MXene-Co-CNT MS 的D 峰和G 峰發(fā)生略微移動,分別移至1346 和1584 cm?1處,并且ID/IG 增至1.04,這是因為Ti3C2TX 表面生長Co 納米粒子和CNT 后,增加了材料的無序結(jié)構(gòu),這與XRD 分析結(jié)果一致,同時說明經(jīng)過Co 納米粒子以及CNT 修飾后,材料的缺陷程度增加,從而具有更多的活性位點。

      通過X 射線光電子能譜(XPS)對所制備樣品的化學組成與元素價態(tài)進行分析。圖4A 為MXene-Co-CNT MS 的XPS 總譜,在結(jié)合能為284.8、397.0、458.4、530.2 和780.3 eV 處的峰分別歸屬于C 1s、N 1s、Ti 2p、O 1s 和Co 2p,表明MXene-Co-CNT MS 主要含有Ti、C、O、N 和Co 元素,其中, N 元素來自CNT 中摻雜的N。圖4B 為MXene-Co-CNT MS 的C 1s 譜圖,其中包括5 個特征峰:O—C=O(289.9 eV)、C—O(287.0 eV)、C—N(285.7 eV)、C—C(284.7 eV)和C—Ti(281.9 eV)。圖4C 為MXene-Co-CNT MS 的Co 2p 譜,可以觀察到Co 2p1/2、Co 2p3/2 以及2 個明顯的衛(wèi)星峰,表明在煅燒過程中,前驅(qū)體Co(NO3)2·6H2O 未被全部還原為Co 納米粒子,還存在其它價態(tài)的Co 化合物。對Co 2p 譜進行高斯擬合,這些峰與單質(zhì)Co 以及Co2+的2 個自旋軌道雙峰可以很好地匹配, Co 2p1/2 和Co 2p3/2 的結(jié)合能分別為795.4 和780.0 eV。通過去卷積的方法,得到782.2 和797.2 eV 處的信號峰歸屬于Co2+,而786.3 和803.7 eV 處的信號峰歸屬于Co 2p 的2 個衛(wèi)星峰。圖4D 為MXene-Co-CNT MS 的N 1s 譜,在395.9、397.0、398.9 和400.7 eV 處的4 個特征峰分別對應(yīng)吡啶氮、吡咯氮、石墨氮和氮-氧化物。MXene-Co-CNT MS 中的氮原子多為石墨氮,嵌入碳基質(zhì)中,取代碳原子形成氮摻雜CNT。

      2.2 MXene-Co-CNT MS 修飾電極的電化學性能

      在含有10 mmol/L [Fe(CN)6]3?/4?的0.1 mol/L KCl 溶液中進行CV 和EIS 分析,考察裸GCE、MXene/GCE 和MXene-Co-CNT MS/GCE 的電化學性能。如圖5A 所示,各電極的CV 圖中均出現(xiàn)一對可逆的氧化還原峰,其中,裸GCE 的電流響應(yīng)最低;MXene/GCE 電極的電容和峰電流都明顯增加,表明MXene/GCE的電化學活性面積和雙電層電容略有提升;MXene-Co-CNT MS/GCE 的峰電流提升更大,這是由于存在高電催化活性的Co 納米粒子,并且由MXene 納米片構(gòu)筑的三維球體以及表面生長的CNT 使電極材料具有更大的比表面積和更多的活性位點,這不僅提高了電子傳輸速率,還增大了反應(yīng)物的吸附與擴散速率。根據(jù)Randles-Sevcik 方程計算不同電極材料修飾后的電化學活性面積:

      iP = 2.69 × 10 5n3/2 AD1/2 Cv1/2

      其中, iP 為氧化峰電流(A);A 為電極的電化學活性面積(cm2);D 為反應(yīng)物的擴散系數(shù)(cm2·s);n 為反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移數(shù);v 為CV 測試時的掃描速率(V/s);C 為反應(yīng)物的濃度(mol/L)。本研究中, n=1,D=6.5×10?6 cm2·s, C=10 μmol/L。通過計算得出裸GCE、MXene/GCE 和MXene-Co-CNT MS/GCE 的電化學活性面積分別為0.056、0.073 和0.089 cm2。

      裸GCE、MXene/GCE 和MXene-Co-CNT MS/GCE 的Nyquist 曲線如圖5B 所示,所有電極的Nyquist曲線圖都是由高頻區(qū)域的半圓弧和低頻區(qū)域的直線組成,分別對應(yīng)電荷的轉(zhuǎn)移過程與擴散過程;半圓弧直徑大小對應(yīng)電荷轉(zhuǎn)移電阻(Rct)。裸GCE 在高頻區(qū)域顯示出最大的半圓弧, Rct=272.52 Ω;修飾MXene后,半圓直徑減小, Rct=201.35 Ω,這歸因于MXene 具有良好的導電性;修飾MXene-Co-CNT MS 后,高頻區(qū)的半圓弧已經(jīng)不是特別明顯, Rct=24.50 Ω,這說明電極表面與電解質(zhì)界面之間的電子轉(zhuǎn)移過程非常迅速。電極Rct 降低的主要原因是將二維的MXene 納米片構(gòu)筑為三維的微球后,有效阻止了片層堆疊,極大改善了電子在縱向的傳輸速度,并且負載具有高導電性的Co 納米粒子使電極的Rct 進一步減小。

      以TNT 為模型分子,考察了不同電極(GCE、MXene/GCE 和MXene-Co-CNT MS/GCE)對NACs 的電催化性能。圖5C 為不同電極在含50 μmol/L TNT 的0.1 mol/L PBS 中,–0.20~–0.70 V 范圍內(nèi)的LSV 曲線。裸GCE 的LSV 曲線未出現(xiàn)明顯的還原峰。MXene/GCE 的LSV 曲線出現(xiàn)3 個彼此分離的還原峰,分別對應(yīng)TNT 上甲基鄰位和對位的3 個硝基被還原生成的氨基, MXene/GCE 對NACs 具有較強的富集能力,但電催化活性較低,導致還原峰非常弱。MXene-Co-CNT MS/GCE 的LSV 曲線出現(xiàn)了3 個非常明顯的還原峰,這是由于三維MXene 微球與表面生長的CNT 形成的海膽狀結(jié)構(gòu)比二維MXene 片的片層結(jié)構(gòu)具有更大的比表面積,從而提供了更多的活性位點,并且CNT 對NACs 具有良好的吸附性,而高催化活性的Co 納米粒子的引入進一步增強了電極材料對NACs 的電催化活性。

      2.3 MXene-Co-CNT MS 對NACs 的電化學傳感性能

      在0.1 mol/L PBS 溶液(pH 7.0)中, MXene-Co-CNT MS/GCE 對TNT、TNB、DNT、DNB、Cl-DNB 和4-NP 的LSV 曲線如圖6 所示,測試濃度從低到高依次為0.1、0.2、0.5、1、2、5、10、20、50 和100 μmol/L。由圖6 可見,各條LSV 曲線上出現(xiàn)還原峰的數(shù)目與被檢測的NACs 分子上硝基的數(shù)目一致。硝基的還原電位與其在苯環(huán)上的位置有關(guān),所以在LSV 曲線中的還原峰的出峰位置不同。隨著NACs 濃度增大, LSV 曲線的還原峰的電位逐漸向左偏移,峰電流密度也隨之增加。

      由圖6 可見, 50 μmol/L TNB 分別在?0.24、?0.36 和?0.46 V 電位下出現(xiàn)3 個還原峰(圖6A);由于甲基的推電子效應(yīng), TNT 的還原峰電位相較于TNB 向負電位移動,分別在?0.26、?0.38 和?0.49 V 處產(chǎn)生還原峰(圖6B)。50 μmol/L Cl-DNB 分別在?0.29 和?0.44 V 處出現(xiàn)2 個還原峰;50 μmol/L DNB 分別在?0.36和?0.47 V 處出現(xiàn)2 個還原峰(圖6D),與Cl-DNB 相比,還原峰電位向負電位移動,這是由于DNB 與Cl-DNB 的結(jié)構(gòu)相似, DNB 苯環(huán)上1 號位置的氫原子被氯原子取代轉(zhuǎn)化為Cl-DNB,而氯原子是強吸電子取代基。50 μmol/L DNT 分別在?0.38和?0.51 V處出現(xiàn)2 個還原峰(圖6E),同樣由于甲基的推電子效應(yīng), 相比于DNB, DNT的還原峰電位向負電位偏移;50 μmol/L 4-NP在–0.53 V處出現(xiàn)1個還原峰(圖6F)。

      測定MXene-Co-CNT MS/GCE對一系列不同濃度(0.1、0.2、0.5、1、2、5、10、20、50、100 μmol/L)NACs 的LSV 電流響應(yīng), NACs 濃度與LSV 響應(yīng)電流密度的校正曲線如圖7 所示。MXene-Co-CNT MS/GCE 檢測TNT、TNB、DNT、DNB、Cl-DNB 和4-NP 的線性范圍、線性方程、靈敏度和檢出限見表1。與其它NACs 傳感器相比(表2),本研究制備的MXene-Co-CNT MS/GCE 與之相當或者更優(yōu)。

      2.4 MXene-Co-CNT MS/GCE 的抗干擾性能

      在含有10 μmol/L NACs 的0.1 mol/L PBS 溶液(pH 7.0)中分別加入濃度為100 μmol/L 的甲苯胺(Toluidines)、對甲苯酚(p-Cresol)、苯甲酸(BZA)、對二甲苯(PX)、NO3–、CO32–、SO42– 和PO43–,采用MXene-Co-CNT MS/GCE 進行LSV 測試,結(jié)果如圖8 所示。加入干擾物前后, MXene-Co-CNT MS/GCE 的LSV 響應(yīng)無明顯變化,表明MXene-Co-CNT MS/GCE 具有良好的抗干擾性能,可以對環(huán)境樣品中的NACs進行準確檢測。

      2.5 環(huán)境水樣檢測

      考察了MXene-Co-CNT MS/GCE 用于實際環(huán)境水樣中NACs 的檢測性能。水樣取自武漢湯遜湖,通氮氣10 min 后,直接進行LSV 檢測,未檢出NACs。在湖水樣品中添加3 個不同濃度水平的NACs 標準品,采用本方法檢測,結(jié)果如表3 所示,加標回收率為94.0%~106.1%,相對標準偏差(RSD)為1.7%~3.3%,表明本研究構(gòu)建的MXene-Co-CNT MS/GCE 可用于檢測環(huán)境水樣中的NACs,結(jié)果準確可靠,具有良好的實際應(yīng)用潛能。

      3 結(jié)論

      本研究以MF 微球為模板,采用犧牲模板法結(jié)合自催化CVD 的方法,制備了MXene 微球并生原位生長CNT,成功構(gòu)建出MXene-Co-CNT MS。此材料具有特殊的微球結(jié)構(gòu)和修飾的CNT,使其具有大的比表面積和高的電子傳輸速率。以MXene-Co-CNT MS 修飾GCE,制備MXene-Co-CNT MS/GCE 用于檢測6 種NACs(TNT、TNB、DNT、DNB、Cl-DNB 和4-NP),表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學傳感性能,具有靈敏度高、線性范圍寬和檢出限低等優(yōu)勢。本研究制備的新型MXene 基傳感器在檢測環(huán)境水樣中的NACs 方面具有良好的應(yīng)用前景。

      References

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