Een eenvoudige elektrochemische route om toegang te krijgen tot amorf Co-Ni-hydroxide voor niet-enzymatische glucosewaarneming

Resultaten en discussies

Kenmerken van de amorfe Co-Ni Hydroxide-nanostructuren

Een reeks fysieke karakteriseringen werd uitgevoerd om de vorming van amorfe Co-Ni-hydroxide-nanostructuren op het grafietsubstraat te bevestigen. De oppervlaktemorfologie van de gemodificeerde elektrode werd gekenmerkt door SEM- en TEM-afbeeldingen zoals weergegeven in Fig. 1. De amorfe Co-Ni-hydroxidenanostructuren werden met succes gefabriceerd op het oppervlak van het grafietsubstraat. SEM-afbeeldingen (Fig. 1a, b) van bereide producten laten zien dat de nanostructuren een dominante diameter van ~ -400 nm vertonen met gerimpelde oppervlakken, waardoor een driedimensionaal oppervlak wordt onthuld. Om de gedetailleerde morfologie en structuur van de gesynthetiseerde monsters te karakteriseren, worden typische TEM (HRTEM) -afbeeldingen met lage vergroting en hoge resolutie van bereide nanostructuren weergegeven in respectievelijk Fig. 1c en d. Er kan geen duidelijke kristalroosterrand worden waargenomen in het TEM-beeld met hoge resolutie, dus in dit proces werd geen kristallijne morfologie gegenereerd. Verder werd het overeenkomstige geselecteerde gebiedselektronendiffractie (SAED) -patroon onderzocht zoals getoond in de inzet van figuur 1c en kan een brede en diffuse haloring worden waargenomen die een amorfe aard suggereert [35]. De samenstellingsverdeling van de gesynthetiseerde nanostructuren werd onderzocht met behulp van de element mapping-techniek zoals weergegeven in Fig. 1f-h. De resultaten van de analyse van het in kaart brengen van elementen suggereren een zeer homogene verdeling van O (Fig. 1f), Co (Fig. 1g) en Ni (Fig. 1h) in de producten, wat de goed homogene structuur van amorfe Co-Ni-hydroxide-nanostructuren impliceert [ 36].

Morfologie en structuur van de producten. een , b SEM-beelden van het amorfe Co-Ni-hydroxide afgezet op een grafietblad. c , d TEM-afbeeldingen van het amorfe Co-Ni-hydroxidemonster (de inzetstukken tonen het overeenkomstige SAED-patroon en HRTEM-beeld). e STEM-afbeelding. v –u Elementtoewijzingen van O, Co en Ni

XPS, een betrouwbare techniek voor fasesamenstellingsdetectie, werd gebruikt om de chemische toestanden van de atomen van het gemodificeerde elektrodeoppervlak te onderzoeken door de bindingsenergie te meten. De typische XPS-spectra van Ni 2p, Co 2p en O 1s met aanpascurven met behulp van een Gauss-aanpasmethode worden respectievelijk getoond in Fig. 2a, b en c. Het Ni 2p-spectrum met hoge resolutie laat zien dat er twee spin-orbit-doublets overeenkomende shake-up satellietpieken te zien zijn over het bereik van 851-888 eV. De fittingresultaten laten zien dat twee sterke pieken met bindingsenergieën verschenen bij 856,3 en 873,9 eV karakteristieke pieken van de Ni 2p_3/2 en Ni 2p_1/2 spin-orbit doubletten, respectievelijk, en twee corresponderende shake-up satellietpieken op 862,2 en 880.1 eV voor Ni 2p_3/2 en Ni 2p_1/2 . Deze resultaten suggereren dat de Ni-soorten in de voorbereide monsters zich in de +2-oxidatietoestand bevinden [18]. Verder zijn de vorm van het spectrum en de spin-energiescheiding van 17,6 eV de kenmerken van de Ni(OH)₂ fase, die goed in overeenstemming is met eerdere rapporten [18, 37]. Ondertussen toont het gemonteerde Co 2p-spectrum met hoge resolutie de spin-baansplitsing van Co 2p_3/2 bij 781,5 eV corresponderende shake-up satellietpieken bij 787,2 eV en Co 2p_1/2 bij 797,1 eV corresponderende schudsatellietpieken bij 804.2 eV, wat de +2 oxidatietoestand van Co in het bereide product aangeeft [38, 39]. Bovendien kan het O 1s-spectrum met een sterke piek bij de bindingsenergie van 531 eV worden geassocieerd met gebonden hydroxylionen (OH ^- ), wat de vorming van M-OH bevestigt (M =Co, Ni) [18, 37,38,39]. Bovendien ligt de atomaire verhouding van Co tot Ni dicht bij 1:1 uit de XPS-analyse.

Chemische toestanden van karakteriseringen van gebonden elementen van de producten. een –c XPS-spectra van Ni 2p, Co 2p en O 1s. d Het Raman-spectrum van het amorfe Co-Ni-hydroxide

Raman-spectrum werd gebruikt om meer informatie te verzamelen over de functionele oppervlaktegroepen van het product, zoals weergegeven in figuur 2d. Twee sterke brede pieken op 461 en 529 cm ⁻¹ en drie zwakke pieken bij 299, 313 en 688 cm ⁻¹ kan worden waargenomen in het Raman-spectrum van Co–Ni(OH)₂ . Met name de pieken bij 299, 461 en 688 cm ⁻¹ kan indicatief zijn voor de Co(OH)₂ fase [39] en de pieken bij 313, 461 en 688 cm ⁻¹ zijn kenmerkend voor Ni(OH)₂ fase [40]. De sterke banden op 461 en 529 cm ⁻¹ , verschoven en verbreed, kan afkomstig zijn van de combinatie van respectievelijk de symmetrische Ni-OH/Co-OH-rekmodus en de symmetrische O-Ni-O/O-Co-O-rekmodus. De band op 313 cm ⁻¹ kan worden toegeschreven aan de E_g(T) modus voor Ni(OH)₂ fase. De pieken van 299, 689 en 191 cm ⁻¹ kan het gevolg zijn van de E_g en A_1g symmetrische rekmodus voor Co(OH)₂ fase, respectievelijk. Samenvattend laten de karakteriseringsresultaten van morfologie en structuur, verkregen uit SEM-, TEM-, SAED-, XPS- en Raman-metingen zien dat de amorfe Co-Ni(OH)₂ nanostructuren met onregelmatige en gerimpelde oppervlaktekenmerken werden met succes gesynthetiseerd.

Elektrochemische prestatie van amorfe Co-Ni-hydroxide-elektrode

Om een ​​geactiveerde en gestabiliseerde elektrochemische prestatie te verkrijgen, werd de amorfe Co-Ni-hydroxide-elektrode eerst gescand met een scansnelheid van 50 mV s ⁻¹ in 0,5 M NaOH-elektrolyt totdat de cyclische voltammetrie (CV) curven elkaar absoluut overlappen. Daarna werd de CV-techniek gebruikt om het elektrochemische gedrag van amorfe Co-Ni-hydroxide-elektrode in 0,5 M NaOH-elektrolyt te onderzoeken zonder de toevoeging van glucose bij verschillende scansnelheden in het potentiaalvenster van 0, 0 en 0, 55 V versus SCE. Zoals getoond in Fig. 3a, vertonen CV-curven van amorf Co-Ni-hydroxide typisch pseudocapacitief gedrag voor het paar goed gedefinieerde quasi-reversibele redoxpaarpieken, wat de omkeerbare conversie van Ni ²⁺ specificeert. /Ni ³⁺ en Co ²⁺ /Co ³⁺ /Co ⁴⁺ [41]. Amorfe Co-Ni-hydroxide-elektrode vertoont bijvoorbeeld een brede sterke anodische piek gecentreerd op ongeveer 0,36 V versus SCE bij een scansnelheid van 50 mV s ⁻¹ , wat kan worden toegeschreven aan de verschillende complexe oxidatietoestanden van Ni en Co. In detail, de Ni ²⁺ en Co ²⁺ ionen werden omgezet in Ni ³⁺ en Co ³⁺ ionen, en vervolgens de Co ³⁺ ion werd verder geoxideerd tot Co ⁴⁺ ion bij hogere potentialen. Onder de omgekeerde scan werden twee kathodische pieken van de kaart gecentreerd op 0,19 en 0,14 V versus SCE waargenomen met een scansnelheid van 50 mV s ⁻¹ , overeenkomend met de reductie van Ni ³⁺ /Ni ²⁺ , Co ⁴⁺ /Co ³⁺ , en Co ³⁺ /Co ²⁺ , respectievelijk.

Elektrochemisch gedrag van amorf Co-Ni-hydroxide in de richting van glucose-oxidatie in 0,5 M NaOH. een CV-curven bij verschillende scansnelheden in afwezigheid van glucose. b CV-curven van de Co-Ni-hydroxide-elektrode met verschillende glucoseconcentraties bij een scansnelheid van 50 mV s ⁻¹ . c De CV-curven van glucose-oxidatie bij verschillende scansnelheden van 10 tot 60 mV in aanwezigheid van 5 mM glucose. d De passende plots van I _pa -ν ^1/2 in de afwezigheid en aanwezigheid van glucose

Met toenemende scansnelheid neemt de waarde van de stroom van redoxpieken geleidelijk toe, terwijl de potentialen van de anodische piek (E _pa ) en kathodische piek (E _pc ) ondergaan respectievelijk positieve en negatieve verschuivingen. Deze verschijnselen kunnen worden toegeschreven aan de interne weerstand van de amorfe Co-Ni-hydroxide-elektrode. Zoals getoond in Fig. 4d, is de anodepiekstroom (I _pa ) van de amorfe Co-Ni-hydroxide-elektrode in 0,5 M NaOH-oplossing als functie van de vierkantswortel van scansnelheid (ν ^1/2 ) werd afgebeeld in afwezigheid van glucose. Het passende resultaat laat zien dat I _pa voerde een lineaire relatie uit met ν ^1/2 met een hoge correlatiecoëfficiënt van 0,999 onder alkalische omstandigheden, wat suggereert dat het elektrochemisch kinetisch mechanisme voor Co-Ni-hydroxide-elektrode een diffusiegecontroleerd proces is.

Amperometrische detectie van glucose. Amperometrische stroom-tijd (i-t) curve (a ) en bijbehorende kalibratiecurve (b ) van de glucose-oxidatie op de Co-Ni-hydroxide-elektrode verkregen in 0,5 M NaOH

Voltammetrisch gedrag van Co-Ni-hydroxide in de richting van glucose-oxidatie

Het elektrochemische gedrag van amorf Co-Ni-hydroxide ten opzichte van glucose-oxidatie onder alkalische omstandigheden werd verder onderzocht door de CV-techniek. Figuur 3b geeft de typische CV-curves weer van de als voorbereide Co-Ni-hydroxide-elektrode als een functie van de glucoseconcentratie variërend van 0-5 mM in 0,5 M NaOH-oplossing bij een scansnelheid van 50  mV s ⁻¹ . Zoals te zien is, verschoof bij de toevoeging van glucose het anodische piekpotentieel positief en de anodische piekstromen I _pa werden geleidelijk verbeterd, wat een perspectief biedt voor de daaropvolgende kwantitatieve analyse. Alle CV-curven in Fig. 3b vertonen brede sterke anodische pieken die voornamelijk worden toegeschreven aan de oxidatie van Ni ²⁺ /Ni ³⁺ en Co ²⁺ /Co ³⁺ /Co ⁴⁺ aanvankelijk. Vervolgens analyseert de glucose (C₆ H₁₂ O₆ ) wordt geoxideerd tot gluconolacton (C₆ H₁₀ O₆ ) via Ni ³⁺ en Co ⁴⁺ in alkalisch elektrolyt. Tegelijkertijd NiO(OH) en CoO₂ worden gereduceerd tot Ni(OH)₂ en CoO(OH), respectievelijk. Dit proces resulteert in een toename van de anodische piekstroom door de oxidatie van Ni(OH)₂ te stimuleren naar NiO(OH) en CoO(OH) naar CoO₂ . Het is vermeldenswaard dat de anodische piekstromen een lineaire afhankelijkheid vertonen van de glucoseconcentratie (C _glucose ) variërend van 0-5  mM zoals weergegeven in de inzet van figuur 3b. De lineair passende vergelijking van I _pa -C _glucose kan als volgt worden uitgedrukt:

Het werkgebied van de amorfe fase was in ons geval 1,0 cm ⁻² , en de gevoeligheid van de amorfe monsters was 1353,8 μA mM ⁻¹ cm ⁻² . Bovendien, met de toenemende glucoseconcentratie, zullen de kathodische piekstromen I _pc werden geleidelijk verminderd, wat kan worden toegeschreven aan de consumptie van Ni ³⁺ en Co ⁴⁺ bij de elektro-oxidatie van glucose. De gedetailleerde katalytische oxidatiereacties kunnen als volgt worden beschreven [41]:

Om het elektrochemische kinetische proces tijdens de elektro-oxidatie van glucose op de Co-Ni-hydroxide-elektrode te begrijpen, werden de CV-curven van glucose-oxidatie als functie van de scansnelheid uitgevoerd in 0,5 M C _NaOH oplossing die 5 mM glucose bevat, zoals weergegeven in Fig. 3c. De redox-piekstroomwaarden (I _pa en ik _pc ) nam toe met de toename van de scansnelheid van 10 naar 60 mV s ⁻¹ , terwijl de piekpotentialen negatief waren verschoven voor E _pc en positief voor E _pa . Deze verschijnselen kunnen worden toegeschreven aan de toename van overpotentiaal en kinetische beperking voor amorfe Co-Ni-hydroxide-elektrode in de richting van glucose-elektro-oxidatie. Zoals getoond in Fig. 3d, is de plot van I _pa -ν ^1/2 in 0,5 M NaOH-oplossing met 5  m glucose presteerde uitstekende lineariteit met de hoge correlatiecoëfficiënt van 0,998, wat suggereert dat de glucose-oxidatie die plaatsvond op de Co-Ni-hydroxide-elektrode een diffusiegecontroleerd proces is [29].

Amperometrische detectie van glucose

Om de nauwkeurige elektrokatalytische respons van de glucose-oxidatie op het amorfe Co-Ni-hydroxide-elektrode-oppervlak te evalueren, werd de amperometrietechniek uitgevoerd in 20  mL geroerd bij 0,5 M C _NaOH oplossing met de opeenvolgende stapsgewijze toevoeging van een bekende concentratie glucose bij een toegepaste potentiaal van 0,36 V vs SCE (Fig. 4a). Het kan gemakkelijk worden gevonden dat een opmerkelijke verbetering van de huidige respons snel werd verkregen na de toevoeging van glucose-oplossing en een stabiele toestand bereikte binnen 5 s, wat wijst op een snelle oxidatiereactie tussen glucose- en redox-plaatsen van Co-Ni-hydroxide-elektrode. Bovenstaande verschijnselen laten zien dat Co-Ni-hydroxide-elektrode een gevoelige en snelle reactie op de C . gaf _glucose variatie onder de alkalische omstandigheden. Zoals getoond in Fig. 3b, toont de kalibratiecurve van de responsstroom als functie van de glucoseconcentratie aan dat de responsstromen lineair toenamen met de opeenvolgende toevoegingen van glucose. De bijbehorende fittingplot laat zien dat de responscurve kan worden onderverdeeld in twee onderscheidende lineaire bereiken. Het eerste lineaire bereik bij lage concentraties werd waargenomen van 0,00025 tot 1 mM met een hoge correlatiecoëfficiënt van 0,9994, en de lineaire aanpassingsvergelijking kan als volgt worden uitgedrukt:

Het tweede lineaire bereik bij hogere glucoseconcentraties was van 1 tot 5 mM met een lineaire correlatiecoëfficiënt van 0,997, en de lineaire aanpassingsvergelijking kan als volgt worden uitgedrukt:

Op basis van de aanpasgrafiek werd de gevoeligheid van de sensor berekend op 1911,5 μA·mM ⁻¹ cm ⁻² bij lage glucoseconcentraties en 1397,5 μA·mM ⁻¹ cm ⁻² bij hoge glucoseconcentraties. Het resultaat is dus vergelijkbaar met dat berekend op basis van de CV-curven, wat de hoge gevoeligheid van de amorfe Co-Ni(OH)₂ bevestigt. nanostructuren. De detectielimiet (LOD) kan als volgt worden berekend met behulp van de vergelijking [18, 29]:

waar σ is de standaarddeviatie van de achtergrondstroom verkregen vóór de toevoeging van de glucose en S is de helling van de kalibratiegrafiek van I -C _glucose . De detectielimiet werd geschat op 0,12 M in 0,5  M NaOH-oplossing vanuit een lineair bereik bij lage glucoseconcentraties. Verder kan worden vastgesteld dat de responsstroom ΔI (gedefinieerd als de toename van de stroom die overeenkomt met de C _glucose toename van 1 mM) behield bijna een constante waarde met een C _glucose verhoging onder de lage C _glucose omstandigheden, en de sensor vertoonde een snellere stroomrespons op de toevoeging van glucose met een hogere gevoeligheid en lineaire correlatiecoëfficiënt. Maar bij het verhogen van de C _glucose naar een hoog niveau, ΔI afgenomen. Als de C _glucose een bepaald niveau overschrijdt, ΔI drastisch afgenomen, waardoor de lineaire relatie werd vernietigd. Onder lagere C _glucose omstandigheden is de hoeveelheid oppervlakteactieve plaatsen groter dan die van glucosemoleculen, waardoor de responsstroom lineair wordt verbeterd met de opeenvolgende toevoegingen van glucose. Met de C _glucose steeds meer actieve plaatsen worden bedekt door de glucosemoleculen, wat resulteert in sommige glucosemoleculen die ontoegankelijk zijn voor oxidatie en ΔI maken aanzienlijk afnemen.

Aangezien de elektrochemische activiteit sterk afhankelijk is van de OH ⁻ anionconcentraties (C_OH ⁻ ) onder de alkalische omstandigheden wordt de glucosedetectieprestatie van de Co-Ni-hydroxide-elektrode mogelijk beïnvloed door de C_OH ⁻ van alkali-elektrolyt [42]. Om een ​​optimale concentratie te krijgen, is het effect van C_OH ⁻ op amperometrische respons op glucose-oxidatie voor Co-Ni-hydroxide werd onderzocht in NaOH-oplossing met verschillende concentraties bij een aangelegde potentiaal rond de anodische piek (Fig. 5). Een bekende glucoseconcentratie variërend van 0,00025 tot 5 M werd achtereenvolgens stapsgewijs toegevoegd aan 20  mL geroerde NaOH-oplossing met drie verschillende concentraties van 0,1, 0,5 en 1,0 M. Alle amperometriecurven in verschillende C _NaOH vertoonde een snelle stroomrespons op de toevoeging van glucose zoals getoond in Fig. 5a. De grafieken van de responsstroom als functie van de glucoseconcentratie in 0,1 M, 0,5 M en 1 M NaOH-oplossing worden getoond in Fig. 5b. Er kan worden waargenomen dat het amorfe Co-Ni-hydroxide voor de glucosedetectie in 0,5  M NaOH-oplossing een optimale glucosedetectieprestatie vertoonde met een hogere gevoeligheid, een lagere detectielimiet en een breder lineair bereik met een hoge correlatiecoëfficiënt in vergelijking met die van in 0,1 en 1 M NaOH. Aangezien hoge gevoeligheid, lage LOD, breed lineair concentratiebereik en hoge correlatiecoëfficiënt het voordeel zijn voor verbeterde nauwkeurigheid en verminderde afwijking van glucosedetectie als de sensormaterialen die worden toegepast in praktische toepassingen, is de OH ⁻ anionconcentratie van 0,5 M werd in onze onderzoeken gekozen als de optimaal werkende elektrolyt voor glucosedetectie.

Huidige reactie op glucose in verschillende concentraties NaOH. De huidige-tijd-reactie (a ) en huidige-C _glucose bochten (b ) voor Co-Ni-hydroxide-elektrode verkregen in 0,1 M, 0,5 M en 1 M NaOH.

De stabiliteit op lange termijn, een andere kritische factor voor elektrochemische sensoren in praktische toepassingen, werd onderzocht door de amperometrische respons op glucose te onderzoeken met de opeenvolgende stapsgewijze toevoeging in 20 mL geroerde 0,5 M NaOH-elektrolyt. Zoals getoond in Fig. 6a, kan na 2 maanden geen afname van de huidige respons op de glucose-elektro-oxidatie vergeleken met de initiële responsstroom worden waargenomen. De gevoeligheid behield 103% van de initiële waarde, zelfs na 2  maanden, wat een uitstekende stabiliteit op lange termijn van de glucosesensor op basis van amorf Ni-Co-hydroxide impliceert. Verder toont tabel 1 een vergelijkende detectieprestatie-evaluatie van onze gefabriceerde glucosesensor met de andere op nikkel gebaseerde en kobalt gebaseerde niet-enzymatische glucosesensoren die zijn gerapporteerd in eerdere literatuur over de gevoeligheid, het lineaire bereik, de detectielimiet en stabiliteit op lange termijn. De glucosedetectieprestaties van gefabriceerde amorfe Co-Ni-hydroxidesensoren die in ons onderzoek zijn verkregen, zijn vergelijkbaar en zelfs superieur aan de meeste op nikkel en kobalt gebaseerde niet-enzymatische glucosesensoren die elders zijn gerapporteerd, vooral onze sensor vertoont opmerkelijke stabiliteit op lange termijn, wat garant staat voor zijn optimale potentieel in echte biologische monsteranalyse.

De stabiliteit en selectiviteit van amorfe elektrode voor elektrochemische sensoren. een De huidige reactie op glucose met de opeenvolgende stapsgewijze toevoeging in 20 mL geroerde elektrolyt van 0,5 M NaOH gedurende 2  maanden. b De amperometrische stroom-tijd (it)-curve van de glucose-oxidatie met andere koolhydraten op de Co-Ni-hydroxide-elektrode verkregen in 20 mL geroerde elektrolyt van 0,5 M NaOH met de opeenvolgende stapsgewijze toevoeging van 1 mM glucose en 0,1  mM gewone interfererende stoffen.

Over het algemeen hangen de elektrochemische detectieprestaties van een sensor voor glucosedetectie in belangrijke mate af van de intrinsieke detectieactiviteit van sensormateriaal en het aantal actieve locaties. Voor op hydroxide gebaseerde elektrochemische glucosesensoren wordt de intrinsieke detectieactiviteit meestal nauwkeurig bepaald door de materiaalsamenstelling, kristalstructuur, defecten, redox-paren, elektronische geleidbaarheid en ladingsoverdrachtsvermogen; het aantal actieve plaatsen is grotendeels gerelateerd aan de materiaalmorfologie, deeltjesgrootte en oppervlaktemicrostructuur. Op basis van de bovenstaande overweging is het uitstekende glucosedetectievermogen van de amorfe Co-Ni(OH)₂ -gebaseerde sensor komt voornamelijk van de volgende factoren. De morfologie van zuivere en ravijnachtige oppervlakken en driedimensionale (3D) nanostructuur is de eerste factor voor hun veelbelovende elektrochemische detectieactiviteit. De zuivere oppervlakken, die het resultaat zijn van een chemisch schone voorbereiding van de reactieomgeving, zijn het voordeel voor de verbeterde efficiëntie van amorf Co-Ni(OH)₂ nanostructuren die interageren met glucose moleculair. The ravine-like surfaces and 3D nanostructures offer high specific surface area, resulting in the number of active sites increased, which can significantly improve the sensing activity. The second fact is the homo-incorporation of a second metal element for metal hydroxide, providing an easier accessible pathway for the intercalation and deintercalation of charges, which promotes the conversion of Ni ²⁺ /Ni ³⁺ and Co ²⁺ /Co ³⁺ /Co ⁴⁺ . The fast Ni ²⁺ /Ni ³⁺ and Co ²⁺ /Co ³⁺ /Co ⁴⁺ conversion rate means that the amount of NiO(OH) and CoO₂ active sites can be kept in a sufficient value to make glucose oxidized fast and adequately even in the presence of high C _glucose . Lastly, the self-assembled amorphous phase plays a crucial role in improving the electronic conductivity, charge transfer capability, and longevity of the sensor. The amorphous phase is characteristic of long-range disorder, short-range ordered structure, lots of defects, and unsaturated ligand atoms, which lead to a significant improvement in the electronic conductivity of the amorphous materials and an increment in the number of electrochemically active sites. Meanwhile, the self-assembly maintains the structural continuity which significantly enhances the electronic conductivity and electrical contact between the nanostructures and the substrate. Moreover, during redox reaction, electrostatic interactions between metal ions are thus uniformly distributed or isotropic in the amorphous structure because of the long-range disordered nature of the amorphous phase. The electrostatic force, caused by changing the charge during the conversion of Ni ²⁺ /Ni ³⁺ and Co ²⁺ /Co ³⁺ /Co ⁴⁺ , can fully relax and be released in the amorphous structure resulting in the structure of the amorphous material keeping stable. In other words, the amorphous phase sensors will perform considering the long-term stability during glucose detection.

Interference Studies

The above results indicate that the amorphous Co-Ni hydroxide displays an excellent glucose-sensing behavior with high sensitivity, wide linear range, and long-term stability in the absence of other interfering species under the alkali conditions. However, it is known that some easily oxidative interfering species, such as ascorbic acid (AA), uric acid (UA), and dopamine (DA), are usually coexisting with glucose in the human serum. The selectivity of glucose detection, related to its response for glucose in the presence of other competing species, is another important factor and challenge for electrochemical sensors in practical applications. The influences of various interfering species, such as AA, UA, and DA, on glucose sensing of the amorphous Co-Ni hydroxide electrode were studied by using amperometry technique. The physiological level of glucose in human blood is about 3–8 mM, which is substantially higher than the concentrations of interfering species such as AA (0.1 mM), UA (0.1 mM), and DA (0.1 mM). Hence, the interference test of the modified electrode toward glucose oxidation was carried out in 20 mL stirred electrolyte of 0.5 M NaOH by the successive step additions of 1 mM glucose and 0.1 mM AA, UA, and DA. The corresponding amperometric responses are exhibited in Fig. 6b. A small rise of the response current can be observed with the addition of AA which induces a small rise of the current, but the increment is much smaller than that for glucose (about 2.5%). Meanwhile, there are no obvious current responses observed in the addition of DA and UA. As a result, the amorphous Co-Ni hydroxide electrode displayed negligible current responses toward the interfering species in comparison with that of glucose, suggesting high selectivity toward glucose for the prepared amorphous Co-Ni hydroxide as non-enzymatic electrochemical sensor and excellent applicability to the real sample analysis.

Real Sample Analysis

In order to verify the commercial reliability and applicability of the modified glucose sensor, the glucose concentration in the real sample was detected using the amperometric method. Amperometric response of the amorphous Co-Ni hydroxide electrode toward glucose oxidation was monitored with the successive step addition of 0.1 mM glucose to 20 mL stirred 0.5 M NaOH solution containing serum samples. As shown in Table 2, the non-enzymatic glucose sensor displays recoveries in the range of 97.92–100.33% and 2.66–3.99% relative standard deviation (RSD), implying that the as-synthesized amorphous Co-Ni hydroxide glucose sensor holds great potential in real biological sample analysis.