卢小泉/翟艳玲/焦雷Anal. Chem.：Fe NPs和Fe单原子纳米粒子类酶用于农药检测

研究内容

尽管氧还原反应（ORR）作为一种有效的信号放大策略已被广泛研究以提高电化学传感器的灵敏度，但其活性和稳定性仍然是一个巨大的挑战。

青岛大学卢小泉/翟艳玲/焦雷制备的氮掺杂碳（FeSA/FeNP）催化剂上的单原子Fe（FeSA）和Fe纳米粒子（FeNP）表现出高活性和稳定的ORR性能，从而实现了对有机磷农药（OP）的灵敏和稳定的电化学传感。实验研究表明，FeSA/FeNP中的FeNP可以通过调节FeSA活性位点的电子结构来提高ORR活性。此外，由于具有优异的类过氧化氢酶活性，FeSA/FeNP可以在ORR过程中快速消耗原位产生的H 2 O 2，避免活性位点的泄漏，从而提高ORR的稳定性。利用FeSA/FeNP优异的ORR性能，基于硫代胆碱诱导的活性位点毒性，建立了一种用于OPs的电化学传感器，显示出令人满意的灵敏度和稳定性。相关工作以“Catalase-like Fe Nanoparticles and Single Atoms Catalysts with Boosted Activity and Stability of Oxygen Reduction for Pesticide Detection”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

研究要点

要点1.作者合成了氮掺杂碳（FeSA/FeNP）催化剂上的单原子Fe（FeSA）和Fe纳米粒子（FeNP），展示了高活性和稳定的ORR性能。

要点2.FeSA/FeNP中的FeNP可以通过调节FeSA活性位点的电子结构来提高ORR活性。FeSA/FeNP具有优异的类过氧化氢酶活性，可以快速消耗原位产生的H 2 O 2 ，提高FeSA/FeNP的稳定性。

要点3.利用FeSA/FeNP优异的ORR性能，基于硫代胆碱（TCh）诱导的活性位点毒性，建立了有机磷农药（OP）的电化学传感器。这项工作建立了一种新型的电化学平台，具有高灵敏度和稳定性，用于检测OP。

这项工作为设计用于灵敏和稳定电化学传感的高性能ORR催化剂提供了新的见解。

研究图文

图1.（a）FeSA/FeNP和FeSA的合成过程说明。FeSA/FeNP的（b）TEM、（c）HAADF-STEM和（d）AC-HAADF-STEM。（e）FeSA/FeNP中C、N和Fe的EDS图像。

图2.（a）FeSA/FeNP和FeSA的LSV。（b）FeSA/FeNP和FeSA的H 2 O 2 产率和电子转移数。（c）HPR催化TMB并在ORR过程中产生H 2 O 2 的吸收光谱。（d）FeSA/FeNP和FeSA的过氧化氢酶样活性。（e）FeSA/FeNP和FeSA在5000次循环前后的LSV。（f）增强ORR稳定性的FeSA/FeNP和FeSA过氧化氢酶样活性的示意图。

图3.（a）检测OP的示意图。（b）巯基中毒FeSA/FeNP前后LSV的变化。（c）添加不同浓度的OP后电流密度的变化。（d）OPs浓度的对数值与电流密度之间的线性关系。（e）不同干扰（ATCh、K + 、Na + 、Cu 2+ 、Ca 2+ 、Glu和AA）对OP检测的影响。

文献详情

Catalase-like Fe Nanoparticles and Single Atoms Catalysts with Boosted Activity and Stability of Oxygen Reduction for Pesticide Detection

Peipei Zong, Lei Jiao,* Ruimin Li, Xiangkun Jia, Xiaotong Li, Lijun Hu, Chengjie Chen, Dongbo Yan, Yanling Zhai,* Xiaoquan Lu*

Anal. Chem.

DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c01445