ACS Appl. Mater. Interfaces | 具有氧空位的中空纳米立方体用于手机生物传感和有机污染物降解

以下文章来源于纳米酶 Nanozymes ，作者纳米酶Nanozymes

概要

尽管纳米酶的应用已经得到了广泛的研究，但开发具有更广泛应用前景的高活性和多功能纳米酶催化剂仍然是一个大的挑战。氧缺陷是提高纳米酶催化活性的途径之一，可通过调控材料表面的氧空位来改善酶的活性。不同深度的氧空位对酶活性的贡献是不同的，但在以往的报道中，仅研究了催化剂表面氧空位在催化过程中的吸附和解吸行为，较少研究不同深度氧空位对催化机制的影响以及表面氧空位与内部氧空位之间的协同作用。出于这些考虑，四川农业大学理学院以姜少娟博士为第一作者，饶含兵教授和孙萌萌副教授为通讯作者报道合成了Co3O4/CoFe2O4中空纳米立方体，这种Co3O4/CoFe2O4中空纳米立方体显示出过氧化物酶样、氧化酶样和过氧化氢酶样三种酶活性。通过表征分析、XPS深度剖析和密度泛函理论（DFT）深入探讨了过氧化物酶样活性的催化机理，主要来源于表面氧空位和内层氧空位之间的协同作用产生的·OH以及Co和Fe之间的电子转移。利用过氧化物酶样活性设计了比色/智能手机双传感平台，特别是基于深度学习-YOLO v3算法辅助智能手机的多功能智能传感平台，实现了L-半胱氨酸、诺氟沙星和玉米赤霉烯酮的实时、快速、原位检测。此外，利用其过氧化物酶样活性还可以在20 min内降解99.24%的有毒染料罗丹明B。这项工作不仅在反应机制中对内、外部氧空位之间的协同作用提供了深入的理解，而且为建立深度学习辅助智能检测平台提供了一种有效的方法，还为进一步开发和建设多酶活性和多功能应用的纳米酶催化剂提供了良好的指导。

要点1

通过一锅法合成了Co3O4/CoFe2O4中空纳米立方体，它是以CoFe2O4为核、Co3O4为壳的多孔氧化物异质结构，展现出过氧化物酶样、氧化酶样和过氧化氢酶样三种活性。通过表征对比、XPS深度剖析和DFT计算，深入探讨了过氧化物酶样活性的催化机理，主要是来源于表面氧空位和内层氧空位之间的协同作用产生的·OH以及Co和Fe之间的电子转移。

Co3O4/CoFe2O4 HNCs的催化机理分析

要点2

基于催化剂的类过氧化物酶样活性，构建了比色/智能手机双传感平台，尤其是基于深度学习-YOLO v3算法辅助的多功能智能手机传感平台，实现了对L-半胱氨酸、诺氟沙星和玉米赤霉烯酮的实时快速原位检测。智能传感分析平台的构建不仅提高了检测速度、降低了检测成本，还能对样品进行现场检测。同时，利用原位FTIR分析了半胱氨酸和诺氟沙星的检测机理。

对L-半胱氨酸、诺氟沙星和玉米赤霉烯酮的比色/智能手机

双传感平台

要点3

Co3O4/CoFe2O4中空纳米立方体还能降解罗丹明B，对罗丹明B的降解条件以及降解机理进行了探讨。这项工作不仅为纳米酶的催化机理和检测机理的研究提供了理论基础，而且为建立深度学习辅助智能传感平台提供了一种有效的方法，还为进一步开发和构建具有多酶活性和多功能应用的纳米酶催化剂提供了良好的指导。

转自：“NANO学术”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！