JHM. 铋基金属有机框架过氧化物酶模拟纳米酶的制备及其铬离子比色转换超痕量电化学传感机理

以下文章来源于分析化学方法 ，作者Kyz

全文简介

发展了一种基于铋金属有机框架纳米酶的比色-电化学双模式分析方法，用于无标记和痕量/超痕量Cr6+的检测。以3D球花状氧化甲酸铋(BiOCOOH)为前驱体和模板，构建了金属有机框架纳米酶BiO-BDC-NH2，该酶具有固有的过氧化物酶模拟活性，可在过氧化氢存在下有效催化无色的3，3′，5，5′-四甲基联苯胺生成蓝色氧化产物。基于Cr6+促进BiO-BDC-NH2纳米酶的过氧化物模拟活性，建立了一种检测Cr6+的比色法，检出限为0.44 ng·mL-1。Cr6+可以被电化学还原成Cr3+,这将特异性地抑制BiO-BDC-NH2纳米酶的过氧化物酶模拟活性。因此，用于Cr6+检测的比色体系被转化为低毒性和无信号的电化学传感器。电化学模型显示了更高的灵敏度和9.00 pg mL-1的检测下限。双模式方法是为不同检测场景中选择性合适的传感仪器开发的，可以为环境影响提供内置校正，以及为痕量到超痕量Cr6+快速分析开发和利用双信号传感平台。

简介

(A)制备生物BDC-NH2的示意图。(B) BiOCOOH和(C) BiO-BDC-NH2的SEM图像。(BiOCOOH和BiO-BDC-NH2的N2吸附-解吸等温线。(BiOCOOH和BiO-BDC-NH2的FT-IR光谱和(F) XRD图。(BiOCOOH和BiO-BDC-NH2的(H) Bi 4 f、(I) O 1 s的XPS测量光谱和窄扫描光谱，以及BiO-BDC-NH2的(J) N 1 s的窄扫描光谱。

(A)荧光光谱(插入图:数码照片及其在波长为365 nm的紫外线照射下的照片)和(B)NH2-H2 BDC、BiOCOOH和BiO-BDC-NH2的1.0mg mL-1水分散体的紫外-可见吸收光谱。(C)裸GCE、BiOCOOH/ GCE和BiO-BDC-NH2/ GCE在1.0毫摩尔L1[Fe(CN)6]3-/4-(+0.2摩尔L1 KCl)中的CV和(D) EIS曲线(CV扫描速率:50mV S1)。

（A）通过UV-vis吸收光谱（0.10 mol L-1 ABS，pH 4.0）比较BiOCOOH和BiO-BDC-NH2的过氧化物酶样活性。（B）BiO-BDC-NH2过氧化物酶样活性的吸收光谱观察。（C）BiO-BDC-NH2 +TMB+H2O2系统（0.10 mol L-1 ABS，pH 4.0）溶液的UV-vis吸收光谱，在（a）没有和存在200 ng mL-1（b）Cr3+和（c）Cr6+。（插图图：相应的照片）。（D）BiO-BDC-NH2纳米酶作为铬离子检测探针的比色方法的插图。

（A）△OD652与不同浓度的Cr6+之间的线性关系，范围为0至1400 ng mL−1（插图图：对应照片）。（B）对数C（Cr6+）与△OD652的校准曲线。

(A)添加Cr3+和Cr6+的BiO-BDC-NH2的(B) Bi 4 f、(C) Cr 2p、(D) O 1 s和(E) N 1 s的全范围XPS测量光谱和窄扫描光谱。(F)与10 ng mL-1(b)Cr3+/(c)Cr6+、100 ng mL-1(d)Cr3+/(e)Cr6+和1000 ng mL-1(F)Cr3+/(g)Cr6+一起孵育的(a)生物BDC-NH2和生物BDC-NH2的ζ电位直方图。

(A)通过CV(0.10mol L1 ABS，pH 4.0)比较BiOCOOH和BiO-BDC-NH2的过氧化物酶样活性。(B)BiO-BDC-NH2过氧化物酶样活性的CV观察。(C)10mg L1 Cr3+和Cr6+溶液(0.10mol L1 ABS，pH 4.0)的CV曲线。(D)TMB+H2O 2系统(0.10摩尔L 1绝对浓度，pH 4.0)在含10和50纳克mL 1 Cr6+的BiO-BDC-NH2/GCE上的DPV曲线。(插图:相应的照片)。(E)BiO-BDC-NH2纳米酶作为Cr6+或总铬检测探针的电化学方法说明。

(A)随着Cr6+浓度的增加，BiO-BDC-NH2/GCE上的TMB+H2O2系统(0.10mol L 1 ABS，pH 4.0)的叠加DPV递减曲线。(B)0.33V下的响应峰值电流与0至500 ng mL-1范围内的不同Cr6+浓度之间的线性关系(插图:log C(Cr6+)对电流的校准曲线)。

Michaelis-Menten方程对来自(A) TMB和(B) H2O2的实验数据的非线性拟合结果。(C) TMB和(D) H2O2的典型Lineweaver-Burk图。(E)BiO-BDC-NH2作为过氧化物酶模拟物催化TMB+H2O2系统的建议机制。

比较(A)在干扰离子存在下的BiO-BDC-NH2催化的TMB+H2O2系统的OD652(插图:相应的照片),和(B)在TMB+H2O2系统中干扰离子存在下的BiO-BDC-NH2/GCE上有/无Cr6+的氧化峰电流。(C)在TMB+过氧化氢系统中对生物BDC-NH2/GCE进行11次平行检测。(D)在4℃储存30天的BiO-BDC-NH2纳米酶的稳定性。

相关成果以“Bismuth-based metal-organic framework peroxidase-mimic nanozyme: Preparation and mechanism for colorimetric-converted ultra-trace electrochemical sensing of chromium ion”，发表在国际学术期刊“Journal of Hazardous Materials”上。

转自：“NANO学术”微信公众号

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