home Productietechnologie Fabricage-apparatuur
Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Industrial materials >> Nanomaterialen

Rationeel ontwerp van Ni(OH)2 holle poreuze architectuur voor hooggevoelige enzymvrije glucosesensor

Abstract

Ni(OH)2 elektrokatalysatoren hebben veel onderzoeksaandacht gekregen als ideale vervangers voor edele metalen. Hun elektrokatalytische prestaties kunnen echter nog steeds niet voldoen aan de eisen voor toepassingen vanwege de moeilijkheden bij elektronenoverdracht en massatransport. Volgens het kinetiekprincipe wordt de constructie van een holle structuur beschouwd als een effectieve methode om uitstekende elektrokatalytische prestaties te bereiken. In dit werk, Ni(OH)2 holle poreuze architectuur (Ni(OH)2 HPA) werd eenvoudig gesynthetiseerd door middel van een coördinerende ets- en precipitatiemethode (CEP) voor het bouwen van enzymatisch-vrije glucosesensoren. Ni(OH)2 HPA presenteert een groot specifiek oppervlak (SSA), geordende diffusiekanalen en structuurstabiliteit. Als detectie-elektrode voor glucose, Ni(OH)2 HPA vertoont een uitstekende elektroactiviteit in termen van hoge gevoeligheid (1843 μA mM −1 cm −2 ), lagere detectielimiet (0,23 μM) en korte reactietijd (1,4 s). De resultaten tonen aan dat Ni(OH)2 HPA heeft praktische toepassingen voor het bouwen van enzymatisch vrije elektrochemische sensoren. Het ontwerp van een holle structuur biedt ook een effectieve engineeringmethode voor hoogwaardige sensoren.

Achtergrond

Glucosedetectie is erg belangrijk in klinische biochemie, voedselverwerking en omgevingsmonitoring. Het ontwikkelen van een snelle en betrouwbare meetmethode voor glucose is een dringende vraag voor deze toepassingen [1,2,3]. Hiervoor zijn veel technieken ontwikkeld, zoals oppervlakteplasmonresonantie [4], Fehling-reagensmethode [5], optische rotatiemethode [6], fluorescentie [7] en elektrochemie [8]. Van deze technieken hebben elektrochemische methoden meer aandacht getrokken vanwege de hoge gevoeligheid, eenvoud, lage kosten en buitengewoon lage detectielimiet [9].

Het is algemeen bekend dat de elektrokatalytische activiteit van de werkelektrode de prestatie van de elektrochemische sensoren bepaalt. Daarom is het ontwerp van elektrodematerialen van vitaal belang voor elektrochemische sensoren. Onlangs zijn overgangsmetaalhydroxiden uitgebreid onderzocht op dit gebied vanwege de voordelen van grote reserves, lage kosten en hoge activiteit afgeleid van de redox van metaalsamenstelling [10]. Meestal Ni(OH)2 werd erkend als een ideale katalysator voor glucose vanwege het redoxpaar (Ni 3+ /Ni 2+ ) in alkalisch medium. Hoewel de metalen componenten van Ni(OH)2 kan worden gebruikt om de zeer actieve elektronen van de redox te herstellen, maar hun katalytische activiteit is nog steeds niet hoog genoeg om te voldoen aan de grootschalige industriële productie en de levensbehoeften van mensen vanwege de moeilijkheden bij elektronenoverdracht en massatransport.

Geïnspireerd door de nauwe band tussen kinetiek en microstructuren (vorm, grootte, component), hebben wetenschappers al verschillende gestructureerde nanomaterialen gebouwd die goed zijn voor elektrokatalytische dynamica, aangezien de eigenschappen van de nanomaterialen meestal structuurafhankelijk zijn [11]. Holle poreuze nanostructuur, die goed gedefinieerde inwendige holtes, een hoog specifiek oppervlak (SSA), een lage dichtheid en structuurstabiliteit bezit, heeft de laatste jaren steeds meer belangstelling gekregen [12]. De beschikbare binnenholten voorkomen effectief dat actieve deeltjes aggregeren en accommoderen de structurele belasting die gepaard gaat met langdurige metingen [13]. Anders kunnen de functionele schillen een groter contactoppervlak bieden tussen elektrolyt en elektrode, voldoende actieve plaatsen bieden en de lengte voor zowel massa- als elektronentransport verkleinen [14]. Bovendien biedt de poreuze dunne schil ook voldoende diffusiepaden voor analyt en tussenproducten, wat goed is voor massatransportproces [15]. Concluderend, hoogactief Ni(OH)2 elektrokatalysatoren kunnen worden verkregen door het bouwen van holle poreuze elementen.

Hierin, kubieke Ni(OH)2 HPA wordt geconstrueerd door een Cu2 Methode met O-sjabloon geïnspireerd op het concept van de coördinerende ets- en precipitatieroute (CEP) [16]. Om de voordelen van holle poreuze architectuur aan te tonen, hebben we de elektrokatalytische activiteit van Ni(OH)2 vergelijkend geëvalueerd. HPA en gebroken Ni(OH)2 HPA (Ni(OH)2 BHPA) door de detectie van glucose. De holle poreuze architectuur biedt grotere SSA, meer geordende overdrachtspaden en een hogere efficiëntie van elektronenoverdracht in vergelijking met Ni(OH)2 BHPA. Dus de zoals bereid Ni(OH)2 HPA-elektrode vertoont een hogere elektrokatalytische activiteit in termen van hogere gevoeligheid, lagere detectielimiet en snellere responstijd. De resultaten tonen aan dat Ni(OH)2 HPA heeft potentiële toepassingen voor de bouw van elektrochemische glucosesensoren. Deze gemakkelijke strategie biedt ook een valide methode voor de ontwikkeling van zeer efficiënte nanomaterialen voor elektrochemische sensoren.

Methoden/experimenteel

Chemische stoffen en reagentia

Koperchloride (CuCl2 ·2H2 O; ≥ 99,0%), nikkelchloride (NiCl2 ·6H2 O; ≥ 98,0%), natriumthiosulfaat (Na2 S2 O3 ·5H2 O; ≥ 99,0%), polyvinylpyrrolidon (PVP; M w =-40.000), en natriumhydroxide (NaOH; -98,0%) werden verkregen van Chengdu Kelong. Glucose (Glu.; ≥ 99,5%), lactose (Lact.; ≥ 98,0%), sucrose (Sucr.; ≥ 99,5%), fructose (Fruc.; ≥ 99,0%), l-ascorbinezuur (AA; ≥ 99,7% ), urinezuur (UA; ≥ 99,0%) en Nafion-oplossing (5 gew.% in mengsel van lagere alifatische alcoholen en water) werden verkregen van Sigma-Aldrich.

Synthese van Ni(OH)2 HPA

Ten eerste, kubieke Cu2 O-kristallen werden bereid volgens ons eerdere werk (aanvullend bestand 1:figuur S1) [17]. Daarna 10 mg kubieke Cu2 O-kristallen en NiCl2 ·6H2 O-poeder (4 mg) werd door middel van ultrageluid in een gemengde ethanol-wateroplossing (10 ml, volumeverhouding =1:1) gedispergeerd. Daarna werd 0,5 uur onder krachtig roeren 0,33 g PVP-poeder toegevoegd. Dan, Na2 S2 O3 (4 ml, 1 M) werd druppelsgewijs toegevoegd aan het bovenstaande systeem. De reactie werd gedurende 3 uur bij normale temperatuur (25°C) voortgezet. Tenslotte werden de producten meerdere malen gewassen door centrifugeren en bij normale temperatuur gedroogd. Ni(OH)2 BHPA werd verkregen als contrastmonster door sterke ultrasone behandeling van Ni(OH)2 HPA gedurende 2 uur (aanvullend bestand 1:Afbeelding S2).

Kenmerken van materialen

De kristalstructuur en samenstelling van de producten werden gemeten met röntgendiffractie (XRD; Rigaku D/Max-2400) en röntgenfoto-elektronspectrometer (XPS; ESCALAB250Xi). De morfologieën van de producten werden gekarakteriseerd door veldemissie scanning elektronenmicroscoop (FESEM; FEI Quanta 250 en Zeiss Gemini 500) en hoge resolutie transmissie-elektronenmicroscoop (HRTEM; FEI F20). De SSA en poriestructuur werden geanalyseerd op Brunauer-Emmett-Teller (BET; Belsort-max).

Elektrochemische metingen

Alle elektrochemische metingen werden uitgevoerd op een elektrochemisch werkstation (μIII Autolab). De werkelektrode wordt geprepareerd door met Nafion geïmpregneerd Ni(OH)2 . te gieten HPA (of Ni(OH)2 BHPA) poeders op een glasachtige koolstofelektrode (GCE; 3 mm in diameter) bij kamertemperatuur. In het bijzonder wordt 5 μL van de suspensie (1 mg/ml in 0,05% Nafion-oplossing) op de voorbehandelde GCE gedruppeld en gedroogd door N2 te laten stromen. . Een Pt-folie en Ag/AgCl-elektrode werden respectievelijk als tegenelektrode en referentie-elektrode gebruikt. De elektrokatalytische activiteit van werkende elektroden werd gemeten met cyclische voltammetrie (CV), chronoamperometrie (CA) en elektrochemische impedantiespectroscopie (EIS). EIS-gegevens werden verzameld tussen 0,01 en 100 kHz met een verstoringsamplitude van 5 mV.

Resultaten en discussies

Karakteriseringen

Het XRD-patroon van Ni(OH)2 producten werd getoond in Fig. 1a. De drie belangrijkste diffractiepieken kunnen worden toegewezen aan (100), (101) en (003) kristallijne vlakken van hexagonale β -Ni(OH)2 (JCPDS nr. 14-0117) [18]. De zwakke intensiteit van de diffractiepieken kan worden toegeschreven aan de lage kristalliniteit van de producten. De zuiverheid en samenstelling van het bereide Ni(OH)2 werden verder onderzocht door XPS. Het onderzoeksspectrum (Fig. 1b) toont O 1s- en Ni 2p-pieken, waardoor de hoofdsamenstelling van de producten wordt onthuld. Zoals weergegeven in figuur 1c, kunnen de pieken bij 856,1 eV en 873,7 eV worden toegewezen aan Ni 2p3/2 en Ni 2p1/2 , respectievelijk. Er wordt duidelijk een bindingsenergiescheiding van 17,6 eV waargenomen, wat het kenmerk is van β -Ni(OH)2 . Zoals weergegeven in figuur 1d, komt de enkele piek bij 531,2 eV overeen met Ni-O-Ni-binding in Ni-OH. Door de gegevens te vergelijken met eerdere XPS-onderzoeken, kunnen de gepresenteerde Ni en O worden toegewezen aan Ni 2+ en OH − in Ni(OH)2 , respectievelijk [16]. De analyse van XPS en XRD bevestigen de succesvolle bereiding van Ni(OH)2 fase.

een Het XRD-patroon van bereid Ni(OH)2 . De XPS-spectra voor de producten. b Enquête. c Ni 2p. d O 1s

Het SEM-beeld met lage vergroting in Fig. 2a toont een uniform kubisch kenmerk van het geprepareerde Ni(OH)2 producten. De gedeeltelijk gebroken kubus in figuur 2b bevestigt de holle eigenschap van Ni(OH)2 HPA. Bovendien is de schil van Ni(OH)2 HPA is opgebouwd door de aggregatie van talrijke fijne nanodeeltjes, waardoor de schaal ruw en poreus wordt. De TEM-afbeeldingen weergegeven in Fig. 2c bevestigen verder de holle structuur van Ni(OH)2 producten. Ondertussen wordt er geen significante diffractiering waargenomen in het geselecteerde gebiedselektronendiffractiepatroon (SAED), wat wijst op een lage kristalliniteit van Ni(OH)2 HPA. Dit resultaat komt goed overeen met de waarneming van XRD. Duidelijk onderzocht in Fig. 2d, de Ni(OH)2 holle kubus heeft een randlengte van ~ 600 nm en een schaaldikte van ~ 50 nm. De holle poreuze structuur zorgt voor grote SSA en hoeveelheden diffusiekanalen, wat het massadiffusieproces ten goede kan komen, wat resulteert in bevredigende elektrokatalytische activiteit.

een , b SEM en c , d TEM-beelden van de Ni(OH)2 HPA; inzet van c is het SAED-patroon van Ni(OH)2 HPA. e Optische foto's van de reactieoplossing op verschillende tijdstippen na toevoeging van etsmiddel. v TEM-beelden van de producten gecontroleerd op verschillende reactietijden. g Schematische weergave van het voorgestelde groeimechanisme van Ni(OH)2 HPA

De producten bereid in verschillende reactiestadia werden gecentrifugeerd en geobserveerd om het relevante vormingsprincipe te realiseren. Zoals waargenomen in figuur 2e, wordt de kleur van het reactiesysteem geleidelijk lichtgroen en worden er tegelijkertijd precipitaten gegenereerd. Zoals weergegeven in Afb. 2f, is het interieur Cu2 O-kernen worden geleidelijk geëtst tot octaëder na toevoeging van S2 O3 2− ionen. De Cu2 O octaëders verdwijnen uiteindelijk met de toename van de reactietijd. In combinatie met TEM-afbeeldingen wordt het vormingsprincipe geïllustreerd in figuur 2g. Blijkbaar, S2 O3 2− ionen geadsorbeerd rond Cu2 O-kubussen spelen veelzijdige rollen tijdens het vormingsproces van Ni(OH)2 HPA:(i) oplosbaar [Cu2 (S2 O3 2− )x ] 2−2x complex wordt gevormd door de combinatie van Cu + ionen en S2 O3 2− (reactie (1)) en tegelijkertijd OH − ionen komen vrij. (ii) De hydrolyse van S2 O3 2− geeft ook OH − . vrij ionen (reactie (2)). (iii) Reacties (1) en (2) vergemakkelijken de vorming van Ni(OH)2 (reactie (3)) [19]. Wat betreft de kinetische factoren, de diffuse OH − ionen van binnenuit bepalen de vorming van Ni(OH)2 schelp. Verder is het etsen van Cu2 O is gecorreleerd aan het transport van S2 O3 2− van buiten naar binnen [20]. Synchroon besturen van OH − en S2 O3 2− transport leidt tot de vorming van goed gedefinieerde Ni(OH)2 HPA.

$$ {\mathrm{Cu}}_2\mathrm{O}+x{\mathrm{S}}_2{{\mathrm{O}}_3}^{2-}+{\mathrm{H}}_2\ mathrm{O}\to {\left[{\mathrm{Cu}}_2{\left({\mathrm{S}}_2{\mathrm{O}}_3\right)}_x\right]}^{2 -2x}+2{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-} $$ (1) $$ {\mathrm{S}}_2{{\mathrm{O}}_3}^{2- }+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons {\mathrm{H}\mathrm{S}}_2{{\mathrm{O}}_3}^{2-}+{\mathrm{ O}\mathrm{H}}^{-} $$ (2) $$ {\mathrm{Ni}}^{2+}+2{\mathrm{OH}}^{-}\to \mathrm{Ni }{\left(\mathrm{OH}\right)}_2 $$ (3)

De adsorptie-desorptie isotherm curve en de poriegrootteverdeling van Ni(OH)2 HPA en Ni(OH)2 BHPA worden getoond in Fig. 3. De SSA van Ni(OH)2 HPA wordt berekend op 54,72 m 2 g −1 gebaseerd op de desorptiecurve, die veel groter is dan die van Ni(OH)2 BHPA (10,34 m 2 /G). De afname van SSA kan worden toegeschreven aan de vernietiging van de holle structuur en aggregatie van de vernietigde deeltjes na ultrasone behandeling. De poriegrootteverdeling van Ni(OH)2 HPA en Ni(OH)2 BHPA tonen beide regio's onder 10 nm, wat de aanwezigheid van nanoporiën tussen Ni(OH)2 onthult nanodeeltjes. De poriegrootteverdeling van Ni(OH)2 HPA (inzet van figuur 3a) toont twee geconcentreerde gebieden van 20-40 nm en 60-85 nm, wat de aanwezigheid van microporiën en mesoporiën aantoont. De microporiën en mesoporiën kunnen de diffusie van ionen naar de actieve plaatsen vergemakkelijken [21]. In het geval van Ni(OH)2 BHPA (inzet van Fig. 3b), een zwak geconcentreerde verdeling wordt alleen onderzocht tussen 20 en 40 nm, wat aangeeft dat de porieverdeling van Ni(OH)2 BHPA is gedeeltelijk ontregeld. De afname van SSA en vernietiging van de geordende poriegrootte kan leiden tot problemen in de kinetiek, wat resulteert in een slechte elektrokatalytische activiteit.

N2 adsorptie-desorptie-isothermen van a Ni(OH)2 HPA en b Ni(OH)2 BHPA. Inzet van a en b zijn respectievelijk de corresponderende poriegrootteverdelingen

Elektrochemische metingen

De elektrokatalytische activiteit van Ni(OH)2 HPA en Ni(OH)2 BHPA werd bestudeerd door de detectie van glucose in 0,1 M NaOH. Afbeelding 4a toont de CV's van Ni(OH)2 HPA en Ni(OH)2 BHPA-elektroden met en zonder 0,5 mM glucose. Het is duidelijk dat de redoxpiekstroom van Ni(OH)2 HPA (curve I) is hoger dan Ni(OH)2 BHPA (curve III) door grotere SSA. Na toevoeging van 0,5 mM glucose, zijn de huidige reacties van Ni(OH)2 HPA-elektrode (curve II) is hoger dan Ni(OH)2 BHPA-elektrode (curve IV). Anders Ni(OH)2 HPA-elektrode vertoont een lager beginpotentiaal (0,41 V) dan die van Ni(OH)2 BHPA-elektrode (0,44 V). De hogere elektrokatalytische activiteit van Ni(OH)2 HPA kan worden toegeschreven aan een hoge elektronenoverdrachtsnelheid, grote SSA en geordende poriestructuur die wordt geboden door de holle poreuze architectuur. De elektrokatalyse van glucose op Ni(OH)2 HPA-elektrode wordt aangedreven door Ni(OH)2 /NiOOH redoxkoppel in alkalisch medium op basis van de volgende reacties [22], en het bijbehorende schematische diagram wordt geïllustreerd in Schema 1.

$$ \mathrm{Ni}{\left(\mathrm{OH}\right)}_2+{\mathrm{OH}}^{-}\to \mathrm{Ni}\mathrm{OOH}+{\mathrm{H }}_2\mathrm{O}+{\mathrm{e}}^{-} $$ (4) $$ \mathrm{Ni}\mathrm{OOH}+\mathrm{glucose}\to \mathrm{Ni} {\left(\mathrm{OH}\right)}_2+\mathrm{gluconicacid} $$ (5)

een CV's van Ni(OH)2 HPA (I, II) en Ni(OH)2 BHPA (III, IV) elektroden met (II, IV) en zonder (I, III) de aanwezigheid van 0,5 mM glucose bij 50 mV/s. b Nyquist-diagrammen EIS en equivalent circuit van Ni(OH)2 HPA en Ni(OH)2 BHPA. c CV's van Ni(OH)2 HPA-elektrode bij verschillende concentraties glucose en d de relatie tussen oxidatiepiekstroom en glucoseconcentratie; e CV's van Ni(OH)2 HPA-elektrode met verschillende scansnelheden met 0,5 mM glucose en f de relatie tussen piekstroom en vierkantswortel van scansnelheden

Het schematisch diagram van elektrokatalytisch mechanisme

Om de kinetische voordelen van holle poreuze kenmerken te bevestigen, EIS-spectra van Ni(OH)2 HPA en Ni(OH)2 BHPA werden gemeten (Fig. 4b). Het EIS-spectrum wordt gekenmerkt door een halve cirkel in de hoge frequentie en een helling in de lage frequentie. Zoals weergegeven in Aanvullend bestand 1:Tabel S1, Ni(OH)2 HPA-elektrode vertoont kleinere interne weerstand (Rs ) en elektronenoverdrachtsweerstand (Rct ) dan Ni(OH)2 BHPA. Bovendien is de Warburg-impedantie (Zw ) van Ni(OH)2 HPA is groter dan die van Ni(OH)2 BHPA, wat een effectievere massaoverdrachtssnelheid aangeeft. De moeilijkheden in de massaoverdrachtskinetiek van Ni(OH)2 BHPA kan worden toegeschreven aan de vernietiging van geordende diffusiekanalen en aggregatie van de gebroken kubussen. Concluderend, Ni(OH)2 HPA-elektrode vertoont voordelen in zowel elektronen- als massaoverdrachtskinetiek vergeleken met Ni(OH)2 BHPA. Afbeelding 4c zijn de CV's van Ni(OH)2 HPA-elektrode in 0,1 M NaOH met verschillende glucoseconcentraties bij 50 mV/s. De oxidatiepiekstroom neemt lineair toe met de glucoseconcentratie (figuur 4d), wat toepassingen in elektrochemische glucosesensoren onthult. De CV's van Ni(OH)2 HPA-elektrode met 0,5 mM glucose onder verschillende scansnelheden werden opgenomen in figuur 4e. Zoals te zien is in figuur 4f, hangt de piekstroom lineair af van de vierkantswortel van scansnelheden, wat een diffusiegestuurd elektrochemisch proces onthult.

Om het geoptimaliseerde werkpotentieel te bevestigen, werden de huidige respons van glucose en de interferentie van AA bij verschillende potentialen beschouwd (figuur 5a). Uit de statistische gegevens weergegeven in Fig. 5b, Ni(OH)2 HPA-elektrode vertoont minimale interferentie met AA en maximale stroomrespons op glucose bij 0,6 V. Daarom werd 0,6 V geselecteerd als het geoptimaliseerde werkpotentieel. Afbeelding 5c ​​toont de amperometrische responscurves van Ni(OH)2 HPA en Ni(OH)2 BHPA-elektroden bij 0,6 V. Ni(OH)2 HPA-elektrode reageert gevoeliger op glucose dan Ni(OH)2 BHPA-elektrode. Figuur 5d is de corresponderende kalibratiecurve van Ni(OH)2 HPA en Ni(OH)2 BHPA-elektroden. Voor Ni(OH)2 HPA-elektrode laten de resultaten een goed lineair gebied zien tussen 0,08 mM en 1,13 mM. De passende vergelijking is y = 0.1296x + 16.486 (R 2 = 0,991). Door nauwkeurige berekening, Ni(OH)2 HPA-elektrode heeft een gevoeligheid van 1843 μA mM −1 cm −2 , wat hoger is dan Ni(OH)2 BHPA-elektrode (632 μA mM −1 cm −2 ). De detectielimiet van Ni(OH)2 HPA-elektrode wordt berekend als 0,23 μM (S/N = 3), wat lager is dan Ni(OH)2 BHPA (0,67 μM). Zoals weergegeven in Aanvullend bestand 1:Afbeelding S3, Ni(OH)2 HPA-elektrode heeft een kortere responstijd (1,4 s) vergeleken met Ni(OH)2 BHPA-elektrode (1,8 s). De analytische prestaties van Ni(OH)2 HPA-elektroden worden vergeleken met andere Ni(OH)2 gebaseerde elektroden, en de gegevens staan ​​vermeld in tabel 1. Met name Ni(OH)2 HPA-elektrode vertoont een hogere elektroactiviteit ten opzichte van glucose in termen van hoge gevoeligheid, lage detectielimiet en snelle respons, wat wijst op grote potentiële toepassingen als elektrochemische glucosedetectie-elektrode.

een Amperometrische respons van Ni(OH)2 HPA-elektrode op verschillende potentialen met toevoeging van 0,1 mM glucose en 0,01 mM AA. b De responsstroom van glucose en AA bij verschillende potentialen; c CA van Ni(OH)2 HPA en Ni(OH)2 BHPA-elektroden bij 0,6 V met de opeenvolgende toevoeging van glucose. d De relatie tussen responsstroom en glucoseconcentratie

Veelvoorkomende interfererende stoffen in menselijk bloed, waaronder Lact., Suct., Fruct., UA en AA, zijn betrokken bij het evalueren van de selectiviteit van Ni(OH)2 HPA-elektrode [23]. Zoals weergegeven in Fig. 6a, worden niet meer dan 3,8% interferenties waargenomen voor alle interferenten. De tweede huidige respons voor glucose behoudt 98,1% van zijn eerste signaal. Afbeelding 6b geeft de amperometrische respons van Ni(OH)2 . weer HPA-elektrode richting 0,1 mM glucose binnen 2400 s bij 0,60 V. Het uiteindelijke responssignaal behoudt nog steeds ongeveer 93,5% van zijn oorspronkelijke gegevens, wat een uitstekende langetermijnstabiliteit van Ni(OH)2 onthult HPA-elektrode. In Fig. 6c, huidige reacties voor één Ni(OH)2 HPA-elektroden werden tien keer getest. De signalen vertonen een relatief standaarddeviatie (RSD) van 4,8%, wat een uitstekende reproduceerbaarheid aantoont. Bovendien zijn de vijf Ni(OH)2 HPA-elektroden vertonen een bevredigende RSD van 5,3% (figuur 6d). Ni(OH)2 HPA-elektrode bezit uitstekende selectiviteit, bevredigende stabiliteit en reproduceerbaarheid, wat aantrekkelijke toepassingen in elektrochemische glucosesensoren aantoont.

een De selectiviteitsmeting van Ni(OH)2 HPA-elektrode bij 0,6 V. De toegevoegde glucose en alle interfererende soorten zijn respectievelijk 0,1 mM en 0,01 mM. b De stabiliteit van Ni(OH)2 HPA-elektrode binnen 2400 s. c Tien metingen van één Ni(OH)2 HPA-elektrode naar 0,1 mM glucose. d Huidige reacties van vijf Ni(OH)2 HPA-elektroden richting 0,1 mM glucose

Conclusies

We hebben een gemakkelijke strategie gebruikt die is geïnspireerd op het CEP-principe om op controleerbare wijze uniforme Ni(OH)2 te fabriceren. HPA bij kamertemperatuur. Ni(OH)2 HPA presenteert grote SSA, geordende diffusiekanalen en hoge structuurstabiliteit. Als elektrochemische detectie-elektrode voor glucose, Ni(OH)2 HPA vertoont een hogere gevoeligheid van 1843 μA mM −1 cm −2 , snellere responstijd (1,4 s) en een lagere detectielimiet van 0,23 μM vergeleken met een gebroken monster (1,8 s, 0,67 μM). De Ni(OH)2 HPA-elektrode biedt verbeterde elektrochemische detectieprestaties voor glucose, wat een veelbelovende functie onthult voor de praktische analytische toepassing. De holle poreuze architectuur wordt ook bevestigd als een effectieve strategie om hoogwaardige elektrokatalysatoren te verkrijgen.

Afkortingen

AA:

l-ascorbinezuur

BET:

Brunauer-Emmett-Teller

CA:

Chronoamperometrie

CEP:

Coördineren van etsen en precipiteren

CNT:

Koolstof nanobuisjes

ECF:

Electrospun koolstof nanovezel

EIS:

Elektrochemische impedantiespectroscopie

FESEM:

Veldemissie scanning elektronenmicroscoop

Fruc.:

Fructose

GCE:

Glazige koolstofelektrode

Glu.:

Glucose

HPA:

Holle poreuze architectuur

Lact.:

Lactose

Ni(OH)2 BHPA:

Gebroken Ni(OH)2 HPA

oPPyNW:

Overgeoxideerde polypyrrool nanodraden

PVP:

Polyvinylpyrrolidon

Rct :

Weerstand tegen elektronenoverdracht

Rs :

Interne weerstand

RSD:

Relatief standaarddeviatie

SAED:

Geselecteerd gebied elektronendiffractie

SSA:

Specifieke oppervlakte

Sucr.:

Sucrose

UA:

Urinezuur

XPS:

Röntgenfoto-elektronenspectrometer

XRD:

Röntgendiffractie

Zw :

Warburg-impedantie


Nanomaterialen

  • Metaal
  • Hars
  • vezel
  • Samengesteld materiaal
  • Nanomaterialen
  • Polymeer materialen
  • Biologie
  • kleurstof
  • Kruiden
    1. UX Design Guide voor senioren
    2. Ontwerp voor maakbaarheid:een handleiding
    3. 4 belangrijke ontwerpoverwegingen voor 3D-printen
    4. Het ontwerp van de emissielaag voor elektronenvermenigvuldigers
    5. 5 tips voor het ontwerpen van plaatwerk
    6. Ontwerp voor het vervaardigen van PCB's
    7. Hooggevoelige microgolfstralingssensor
    8. Sensorfilm voor ruimtevaart
    9. Ontwerptips voor spuitgieten
    10. Wat is architectuurontwerp?
    11. Waarom is design for manufacturing belangrijk?