Cảm ơn bạn đã ghé thăm Nature.com.Bạn đang sử dụng phiên bản trình duyệt có hỗ trợ CSS hạn chế.Để có trải nghiệm tốt nhất, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng trình duyệt đã cập nhật (hoặc tắt Chế độ tương thích trong Internet Explorer).Ngoài ra, để đảm bảo được hỗ trợ liên tục, chúng tôi hiển thị trang web không có kiểu và JavaScript.
Chúng tôi đã nghiên cứu ảnh hưởng của diện tích bề mặt riêng đến tính chất điện hóa của NiCo2O4 (NCO) để phát hiện glucose.Vật liệu nano NCO với diện tích bề mặt riêng được kiểm soát đã được tạo ra bằng phương pháp tổng hợp thủy nhiệt với các chất phụ gia, đồng thời các cấu trúc nano tự lắp ráp với hình thái nhím, lá thông, tremella và hoa cũng đã được sản xuất.Điểm mới của phương pháp này nằm ở việc kiểm soát có hệ thống đường phản ứng hóa học bằng cách thêm các chất phụ gia khác nhau trong quá trình tổng hợp, dẫn đến sự hình thành tự phát các hình thái khác nhau mà không có bất kỳ sự khác biệt nào về cấu trúc tinh thể và trạng thái hóa học của các nguyên tố cấu thành.Sự kiểm soát hình thái này của vật liệu nano NCO dẫn đến những thay đổi đáng kể về hiệu suất điện hóa của việc phát hiện glucose.Cùng với đặc tính vật liệu, mối quan hệ giữa diện tích bề mặt riêng và hiệu suất điện hóa để phát hiện glucose đã được thảo luận.Công trình này có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc khoa học về việc điều chỉnh diện tích bề mặt của cấu trúc nano xác định chức năng của chúng cho các ứng dụng tiềm năng trong cảm biến sinh học glucose.
Mức đường huyết cung cấp thông tin quan trọng về trạng thái trao đổi chất và sinh lý của cơ thể1,2.Ví dụ, mức glucose bất thường trong cơ thể có thể là dấu hiệu quan trọng của các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm tiểu đường, bệnh tim mạch và béo phì3,4,5.Vì vậy, việc theo dõi thường xuyên lượng đường trong máu là rất quan trọng để duy trì sức khỏe tốt.Mặc dù đã có báo cáo về nhiều loại cảm biến glucose khác nhau sử dụng tính năng phát hiện hóa lý nhưng độ nhạy thấp và thời gian phản hồi chậm vẫn là rào cản đối với các hệ thống theo dõi glucose liên tục6,7,8.Ngoài ra, các cảm biến glucose điện hóa dựa trên phản ứng enzyme phổ biến hiện nay vẫn còn một số hạn chế mặc dù có ưu điểm là phản ứng nhanh, độ nhạy cao và quy trình chế tạo tương đối đơn giản9,10.Do đó, nhiều loại cảm biến điện hóa không chứa enzyme đã được nghiên cứu rộng rãi để ngăn chặn sự biến tính của enzyme trong khi vẫn duy trì được các ưu điểm của cảm biến sinh học điện hóa9,11,12,13.
Các hợp chất kim loại chuyển tiếp (TMC) có hoạt tính xúc tác đủ cao đối với glucose, điều này mở rộng phạm vi ứng dụng của chúng trong các cảm biến glucose điện hóa13,14,15.Cho đến nay, nhiều thiết kế hợp lý và phương pháp đơn giản để tổng hợp TMS đã được đề xuất để cải thiện hơn nữa độ nhạy, độ chọn lọc và độ ổn định điện hóa của việc phát hiện glucose16,17,18.Ví dụ, các oxit kim loại chuyển tiếp rõ ràng như oxit đồng (CuO)11,19, oxit kẽm (ZnO)20, oxit niken (NiO)21,22, oxit coban (Co3O4)23,24 và oxit xeri (CeO2) 25 là hoạt động điện hóa đối với glucose.Những tiến bộ gần đây về oxit kim loại nhị phân như niken cobanat (NiCo2O4) để phát hiện glucose đã chứng minh tác dụng hiệp đồng bổ sung về mặt tăng hoạt động điện26,27,28,29,30.Đặc biệt, việc kiểm soát thành phần và hình thái chính xác để hình thành TMS với các cấu trúc nano khác nhau có thể làm tăng độ nhạy phát hiện một cách hiệu quả do diện tích bề mặt lớn của chúng, do đó, chúng tôi rất khuyến khích phát triển TMS được kiểm soát hình thái để cải thiện khả năng phát hiện glucose20,25,30,31,32, 33.34, 35.
Ở đây chúng tôi báo cáo vật liệu nano NiCo2O4 (NCO) với các hình thái khác nhau để phát hiện glucose.Vật liệu nano NCO thu được bằng phương pháp thủy nhiệt đơn giản sử dụng nhiều loại phụ gia, phụ gia hóa học là một trong những yếu tố then chốt trong quá trình tự lắp ráp các cấu trúc nano có hình thái khác nhau.Chúng tôi đã nghiên cứu một cách có hệ thống ảnh hưởng của NCO với các hình thái khác nhau đến hiệu suất điện hóa của chúng để phát hiện glucose, bao gồm độ nhạy, độ chọn lọc, giới hạn phát hiện thấp và độ ổn định lâu dài.
Chúng tôi đã tổng hợp được vật liệu nano NCO (lần lượt viết tắt là UNCO, PNCO, TNCO và FNCO) có cấu trúc vi mô tương tự nhím biển, lá thông, tremella và hoa.Hình 1 cho thấy các hình thái khác nhau của UNCO, PNCO, TNCO và FNCO.Ảnh SEM và ảnh EDS cho thấy Ni, Co và O được phân bổ đều trong vật liệu nano NCO, như được hiển thị lần lượt trong Hình 1 và Hình 2. S1 và S2.Trên hình.2a,b hiển thị ảnh TEM đại diện của vật liệu nano NCO với hình thái khác biệt.UNCO là một kính hiển vi tự lắp ráp (đường kính: ~ 5 µm) bao gồm các dây nano với các hạt nano NCO (kích thước hạt trung bình: 20 nm).Cấu trúc vi mô độc đáo này dự kiến ​​sẽ cung cấp diện tích bề mặt lớn để tạo điều kiện thuận lợi cho sự khuếch tán chất điện phân và vận chuyển điện tử.Việc bổ sung NH4F và urê trong quá trình tổng hợp đã tạo ra cấu trúc vi mô hình kim dày hơn (PNCO), dài 3 µm và rộng 60 nm, bao gồm các hạt nano lớn hơn.Việc bổ sung HMT thay vì NH4F sẽ tạo ra hình thái giống tremello (TNCO) với các tấm nano nhăn nheo.Việc đưa NH4F và HMT vào trong quá trình tổng hợp dẫn đến sự kết tụ của các tấm nano nhăn nheo liền kề, dẫn đến hình thái giống như bông hoa (FNCO).Hình ảnh HREM (Hình 2c) hiển thị các dải cách tử riêng biệt với khoảng cách giữa các mặt phẳng là 0,473, 0,278, 0,50 và 0,237nm, tương ứng với các mặt phẳng (111), (220), (311) và (222) NiCo2O4, s 27 .Mẫu nhiễu xạ electron vùng chọn lọc (SAED) của vật liệu nano NCO (hình 2b) cũng xác nhận tính chất đa tinh thể của NiCo2O4.Kết quả chụp ảnh tối hình khuyên góc cao (HAADF) và ánh xạ EDS cho thấy tất cả các phần tử được phân bổ đều trong vật liệu nano NCO, như trong Hình 2d.
Sơ đồ minh họa quá trình hình thành cấu trúc nano NiCo2O4 với hình thái được kiểm soát.Sơ đồ và hình ảnh SEM của các cấu trúc nano khác nhau cũng được hiển thị.
Đặc tính hình thái và cấu trúc của vật liệu nano NCO: (a) Ảnh TEM, (b) Ảnh TEM cùng với mẫu SAED, (c) ảnh HRTEM được phân giải bằng cách tử và ảnh HADDF tương ứng của Ni, Co và O trong (d) Vật liệu nano NCO..
Mẫu nhiễu xạ tia X của vật liệu nano NCO có hình thái khác nhau được thể hiện trên hình.3a.Các đỉnh nhiễu xạ ở 18,9, 31,1, 36,6, 44,6, 59,1 và 64,9° lần lượt biểu thị các mặt phẳng (111), (220), (311), (400), (511) và (440) NiCo2O4, có khối lập phương cấu trúc Spinel (JCPDS số 20-0781) 36. Phổ FT-IR của vật liệu nano NCO được thể hiện trên hình.3b.Hai dải dao động mạnh trong vùng từ 555 đến 669 cm–1 tương ứng với oxy kim loại (Ni và Co) được lấy ra từ vị trí tứ diện và bát diện của Spinel NiCo2O437.Để hiểu rõ hơn về đặc tính cấu trúc của vật liệu nano NCO, phổ Raman thu được như trong Hình 3c.Bốn đỉnh quan sát được ở 180, 459, 503 và 642 cm-1 tương ứng với các chế độ Raman F2g, E2g, F2g và A1g của Spinel NiCo2O4.Các phép đo XPS được thực hiện để xác định trạng thái hóa học bề mặt của các nguyên tố trong vật liệu nano NCO.Trên hình.Hình 3d hiển thị phổ XPS của UNCO.Phổ của Ni 2p có hai đỉnh chính nằm ở mức năng lượng liên kết lần lượt là 854,8 và 872,3 eV, tương ứng với Ni 2p3/2 và Ni 2p1/2 và hai vệ tinh dao động lần lượt ở mức 860,6 và 879,1 eV.Điều này cho thấy sự tồn tại của trạng thái oxy hóa Ni2+ và Ni3+ trong NCO.Các đỉnh khoảng 855,9 và 873,4 eV dành cho Ni3+ và các đỉnh khoảng 854,2 và 871,6 eV dành cho Ni2+.Tương tự, phổ Co2p của hai cặp đôi quỹ đạo quay cho thấy các đỉnh đặc trưng của Co2+ và Co3+ ở mức 780,4 (Co 2p3/2) và 795,7 eV (Co 2p1/2).Các đỉnh ở 796,0 và 780,3 eV tương ứng với Co2+, và các đỉnh ở 794,4 và 779,3 eV tương ứng với Co3+.Cần lưu ý rằng trạng thái đa hóa trị của các ion kim loại (Ni2+/Ni3+ và Co2+/Co3+) trong NiCo2O4 thúc đẩy sự gia tăng hoạt động điện hóa37,38.Phổ Ni2p và Co2p của UNCO, PNCO, TNCO và FNCO cho kết quả tương tự, như thể hiện trong hình.S3.Ngoài ra, phổ O1 của tất cả các vật liệu nano NCO (Hình S4) cho thấy hai đỉnh ở 592,4 và 531,2 eV, tương ứng được liên kết với các liên kết oxy-kim loại và oxy điển hình trong các nhóm hydroxyl của bề mặt NCO39.Mặc dù cấu trúc của vật liệu nano NCO tương tự nhau, nhưng sự khác biệt về hình thái trong các chất phụ gia cho thấy rằng mỗi chất phụ gia có thể tham gia khác nhau vào các phản ứng hóa học để tạo thành NCO.Điều này kiểm soát các bước tạo mầm và phát triển hạt thuận lợi về mặt năng lượng, từ đó kiểm soát kích thước hạt và mức độ kết tụ.Do đó, việc kiểm soát các thông số quy trình khác nhau, bao gồm chất phụ gia, thời gian phản ứng và nhiệt độ trong quá trình tổng hợp, có thể được sử dụng để thiết kế cấu trúc vi mô và cải thiện hiệu suất điện hóa của vật liệu nano NCO để phát hiện glucose.
(a) Mẫu nhiễu xạ tia X, (b) FTIR và (c) Phổ Raman của vật liệu nano NCO, (d) Phổ XPS của Ni 2p và Co 2p từ UNCO.
Hình thái của vật liệu nano NCO thích nghi có liên quan chặt chẽ đến sự hình thành các pha ban đầu thu được từ các chất phụ gia khác nhau được mô tả trong Hình S5.Ngoài ra, phổ tia X và Raman của các mẫu mới được chuẩn bị (Hình S6 và S7a) cho thấy rằng sự tham gia của các chất phụ gia hóa học khác nhau dẫn đến sự khác biệt về mặt tinh thể: Hydroxit cacbonat Ni và Co chủ yếu được quan sát thấy trong cấu trúc nhím biển và lá thông, trong khi như cấu trúc ở dạng tremella và hoa cho thấy sự hiện diện của niken và hydroxit coban.Phổ FT-IR và XPS của các mẫu đã chuẩn bị được thể hiện trong Hình 1 và 2. S7b-S9 cũng cung cấp bằng chứng rõ ràng về sự khác biệt về mặt tinh thể đã nói ở trên.Từ các đặc tính vật liệu của các mẫu đã chuẩn bị, có thể thấy rõ rằng các chất phụ gia có liên quan đến phản ứng thủy nhiệt và cung cấp các lộ trình phản ứng khác nhau để thu được các pha ban đầu với các hình thái khác nhau40,41,42.Việc tự lắp ráp các hình thái khác nhau, bao gồm các dây nano một chiều (1D) và các tấm nano hai chiều (2D), được giải thích bằng trạng thái hóa học khác nhau của các pha ban đầu (ion Ni và Co, cũng như các nhóm chức năng), tiếp theo là sự phát triển tinh thể42, 43, 44, 45, 46, 47. Trong quá trình xử lý sau nhiệt, các pha ban đầu khác nhau được chuyển đổi thành Spinel NCO trong khi vẫn duy trì hình thái độc đáo của chúng, như được thể hiện trong Hình 1 và 2. 2 và 3a.
Sự khác biệt về hình thái trong vật liệu nano NCO có thể ảnh hưởng đến diện tích bề mặt hoạt động điện hóa để phát hiện glucose, từ đó xác định các đặc tính điện hóa tổng thể của cảm biến glucose.Đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp N2 BET được sử dụng để ước tính kích thước lỗ rỗng và diện tích bề mặt riêng của vật liệu nano NCO.Trên hình.4 cho thấy các đường đẳng nhiệt BET của các vật liệu nano NCO khác nhau.Diện tích bề mặt riêng BET của UNCO, PNCO, TNCO và FNCO ước tính lần lượt là 45,303, 43,304, 38,861 và 27,260 m2/g.UNCO có diện tích bề mặt BET cao nhất (45,303 m2 g-1) và thể tích lỗ rỗng lớn nhất (0,2849 cm3 g-1), và sự phân bố kích thước lỗ rỗng hẹp.Kết quả BET đối với vật liệu nano NCO được trình bày trong Bảng 1. Đường cong hấp phụ-giải hấp N2 rất giống với vòng trễ đẳng nhiệt loại IV, cho thấy rằng tất cả các mẫu đều có cấu trúc trung mô48.UNCO trung tính có diện tích bề mặt cao nhất và thể tích lỗ rỗng cao nhất dự kiến ​​sẽ cung cấp nhiều vị trí hoạt động cho các phản ứng oxi hóa khử, dẫn đến hiệu suất điện hóa được cải thiện.
Kết quả BET cho (a) UNCO, (b) PNCO, (c) TNCO và (d) FNCO.Hình nhỏ cho thấy sự phân bố kích thước lỗ chân lông tương ứng.
Các phản ứng oxi hóa khử điện hóa của vật liệu nano NCO với nhiều hình thái khác nhau để phát hiện glucose được đánh giá bằng phép đo CV.Trên hình.5 cho thấy đường cong CV của vật liệu nano NCO trong chất điện phân kiềm NaOH 0,1 M có và không có glucose 5 mM ở tốc độ quét 50 mVs-1.Khi không có glucose, đỉnh oxi hóa khử được quan sát thấy ở 0,50 và 0,35 V, tương ứng với quá trình oxy hóa liên quan đến M–O (M: Ni2+, Co2+) và M*-O-OH (M*: Ni3+, Co3+).sử dụng anion OH.Sau khi bổ sung 5 mM glucose, phản ứng oxi hóa khử trên bề mặt vật liệu nano NCO tăng lên đáng kể, điều này có thể là do quá trình oxy hóa glucose thành gluconolactone.Hình S10 cho thấy dòng oxi hóa khử cực đại ở tốc độ quét 5–100 mV s-1 trong dung dịch NaOH 0,1 M.Rõ ràng là dòng oxi hóa khử cực đại tăng khi tốc độ quét tăng, cho thấy vật liệu nano NCO có hành vi điện hóa được kiểm soát khuếch tán tương tự50,51.Như được hiển thị trong Hình S11, diện tích bề mặt điện hóa (ECSA) của UNCO, PNCO, TNCO và FNCO được ước tính lần lượt là 2,15, 1,47, 1,2 và 1,03 cm2.Điều này cho thấy UNCO rất hữu ích cho quá trình xúc tác điện, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát hiện glucose.
Đường cong CV của các điện cực (a) UNCO, (b) PNCO, (c) TNCO và (d) FNCO không có glucose và được bổ sung 5 mM glucose ở tốc độ quét 50 mVs-1.
Hiệu suất điện hóa của vật liệu nano NCO để phát hiện glucose đã được nghiên cứu và kết quả được thể hiện trong Hình 6. Độ nhạy của glucose được xác định bằng phương pháp CA bằng cách thêm từng bước các nồng độ glucose khác nhau (0,01–6 mM) vào dung dịch NaOH 0,1 M ở nồng độ 0,5 V với khoảng thời gian là 60 giây.Như thể hiện trong hình.Như Hình 6a–d, vật liệu nano NCO cho thấy độ nhạy khác nhau trong khoảng từ 84,72 đến 116,33 µA mM-1 cm-2 với hệ số tương quan cao (R2) từ 0,99 đến 0,993.Đường cong hiệu chuẩn giữa nồng độ glucose và phản ứng hiện tại của vật liệu nano NCO được thể hiện trong hình.S12.Giới hạn phát hiện (LOD) được tính toán của vật liệu nano NCO nằm trong khoảng 0,0623–0,0783 µM.Theo kết quả kiểm tra CA, UNCO cho thấy độ nhạy cao nhất (116,33 μA mM-1 cm-2) trong phạm vi phát hiện rộng.Điều này có thể được giải thích bằng hình thái giống nhím biển độc đáo của nó, bao gồm cấu trúc trung mô với diện tích bề mặt riêng lớn cung cấp nhiều vị trí hoạt động hơn cho các loài glucose.Hiệu suất điện hóa của vật liệu nano NCO được trình bày trong Bảng S1 xác nhận hiệu suất phát hiện glucose điện hóa tuyệt vời của vật liệu nano NCO được chuẩn bị trong nghiên cứu này.
Phản ứng CA của các điện cực UNCO (a), PNCO (b), TNCO (c) và FNCO (d) với glucose được thêm vào dung dịch NaOH 0,1 M ở 0,50 V. Các phần bên trong hiển thị đường cong hiệu chuẩn của phản ứng hiện tại của vật liệu nano NCO: (e ) Phản ứng KA của UNCO, (f) PNCO, (g) TNCO và (h) FNCO với việc bổ sung từng bước 1 mM glucose và 0,1 mM các chất gây nhiễu (LA, DA, AA và UA).
Khả năng chống nhiễu của việc phát hiện glucose là một yếu tố quan trọng khác trong việc phát hiện glucose có chọn lọc và nhạy cảm bằng các hợp chất gây nhiễu.Trên hình.Hình 6e–h thể hiện khả năng chống nhiễu của vật liệu nano NCO trong dung dịch NaOH 0,1 M.Các phân tử gây nhiễu phổ biến như LA, DA, AA và UA được chọn lọc và thêm vào chất điện phân.Phản ứng hiện tại của vật liệu nano NCO đối với glucose là rõ ràng.Tuy nhiên, phản ứng hiện tại đối với UA, DA, AA và LA không thay đổi, điều đó có nghĩa là vật liệu nano NCO cho thấy khả năng chọn lọc tuyệt vời để phát hiện glucose bất kể sự khác biệt về hình thái của chúng.Hình S13 cho thấy độ ổn định của vật liệu nano NCO được kiểm tra bằng phản ứng CA trong NaOH 0,1 M, trong đó 1 mM glucose được thêm vào chất điện phân trong thời gian dài (80.000 giây).Phản ứng hiện tại của UNCO, PNCO, TNCO và FNCO lần lượt là 98,6%, 97,5%, 98,4% và 96,8% so với dòng điện ban đầu khi bổ sung thêm 1 mM glucose sau 80.000 giây.Tất cả các vật liệu nano NCO đều thể hiện phản ứng oxy hóa khử ổn định với các loại glucose trong thời gian dài.Đặc biệt, tín hiệu dòng điện UNCO không chỉ giữ lại 97,1% dòng điện ban đầu mà còn giữ lại các đặc tính hình thái và liên kết hóa học sau thử nghiệm độ ổn định lâu dài với môi trường trong 7 ngày (Hình S14 và S15a).Ngoài ra, độ tái lập và độ tái lập của UNCO đã được kiểm tra như trong Hình S15b, c.Độ lệch chuẩn tương đối (RSD) được tính toán của độ tái lập và độ lặp lại lần lượt là 2,42% và 2,14%, cho thấy các ứng dụng tiềm năng làm cảm biến glucose cấp công nghiệp.Điều này cho thấy độ ổn định cấu trúc và hóa học tuyệt vời của UNCO trong điều kiện oxy hóa để phát hiện glucose.
Rõ ràng là hiệu suất điện hóa của vật liệu nano NCO để phát hiện glucose chủ yếu liên quan đến ưu điểm về cấu trúc của pha ban đầu được điều chế bằng phương pháp thủy nhiệt với các chất phụ gia (Hình S16).Diện tích bề mặt cao UNCO có nhiều vị trí điện động hơn các cấu trúc nano khác, giúp cải thiện phản ứng oxy hóa khử giữa vật liệu hoạt động và các hạt glucose.Cấu trúc xốp của UNCO có thể dễ dàng tiếp xúc nhiều vị trí Ni và Co hơn với chất điện phân để phát hiện glucose, dẫn đến phản ứng điện hóa nhanh.Dây nano một chiều trong UNCO có thể tăng thêm tốc độ khuếch tán bằng cách cung cấp đường truyền vận chuyển ngắn hơn cho các ion và electron.Do các đặc điểm cấu trúc độc đáo được đề cập ở trên, hiệu suất điện hóa của UNCO để phát hiện glucose vượt trội so với PNCO, TNCO và FNCO.Điều này chỉ ra rằng hình thái UNCO độc đáo với diện tích bề mặt và kích thước lỗ chân lông cao nhất có thể mang lại hiệu suất điện hóa tuyệt vời để phát hiện glucose.
Ảnh hưởng của diện tích bề mặt riêng đến đặc tính điện hóa của vật liệu nano NCO đã được nghiên cứu.Vật liệu nano NCO với diện tích bề mặt riêng khác nhau thu được bằng phương pháp thủy nhiệt đơn giản và các chất phụ gia khác nhau.Các chất phụ gia khác nhau trong quá trình tổng hợp sẽ tham gia vào các phản ứng hóa học khác nhau và hình thành các pha ban đầu khác nhau.Điều này đã dẫn đến việc tự lắp ráp các cấu trúc nano khác nhau với hình thái tương tự như con nhím, lá thông, tremella và hoa.Quá trình gia nhiệt sau đó dẫn đến trạng thái hóa học tương tự của vật liệu nano NCO tinh thể có cấu trúc Spinel trong khi vẫn duy trì hình thái độc đáo của chúng.Tùy thuộc vào diện tích bề mặt của các hình thái khác nhau, hiệu suất điện hóa của vật liệu nano NCO để phát hiện glucose đã được cải thiện rất nhiều.Đặc biệt, độ nhạy glucose của vật liệu nano NCO có hình thái nhím biển tăng lên 116,33 µA mM-1 cm-2 với hệ số tương quan cao (R2) là 0,99 trong khoảng tuyến tính 0,01-6 mM.Công trình này có thể cung cấp cơ sở khoa học cho kỹ thuật hình thái để điều chỉnh diện tích bề mặt cụ thể và cải thiện hơn nữa hiệu suất điện hóa của các ứng dụng cảm biến sinh học không enzyme.
Ni(NO3)2 6H2O, Co(NO3)2 6H2O, urê, hexamethylenetetramine (HMT), amoni florua (NH4F), natri hydroxit (NaOH), d-(+)-glucose, axit lactic (LA), dopamin hydrochloride ( DA), axit L-ascorbic (AA) và axit uric (UA) được mua từ Sigma-Aldrich.Tất cả các thuốc thử được sử dụng đều thuộc loại phân tích và được sử dụng mà không cần tinh chế thêm.
NiCo2O4 được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt đơn giản sau đó xử lý nhiệt.Tóm tắt: 1 mmol niken nitrat (Ni(NO3)2∙6H2O) và 2 mmol coban nitrat (Co(NO3)2∙6H2O) được hòa tan trong 30 ml nước cất.Để kiểm soát hình thái của NiCo2O4, các chất phụ gia như urê, amoni florua và hexamethylenetetramine (HMT) đã được bổ sung có chọn lọc vào dung dịch trên.Sau đó, toàn bộ hỗn hợp được chuyển sang nồi hấp có lót Teflon 50 ml và cho phản ứng thủy nhiệt trong lò đối lưu ở 120° C trong 6 giờ.Sau khi làm nguội tự nhiên đến nhiệt độ phòng, kết tủa thu được được ly tâm và rửa nhiều lần bằng nước cất và etanol, sau đó sấy khô qua đêm ở 60°C.Sau đó, các mẫu mới chuẩn bị được nung ở 400°C trong 4 giờ trong môi trường xung quanh.Chi tiết về các thí nghiệm được liệt kê trong Bảng thông tin bổ sung S2.
Phân tích nhiễu xạ tia X (XRD, X'Pert-Pro MPD; PANalytical) được thực hiện bằng bức xạ Cu-Kα (λ = 0,15418nm) ở 40 kV và 30 mA để nghiên cứu đặc tính cấu trúc của tất cả vật liệu nano NCO.Các mẫu nhiễu xạ được ghi lại trong phạm vi góc 2θ 10–80° với bước thay đổi là 0,05°.Hình thái bề mặt và cấu trúc vi mô được kiểm tra bằng kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM; Nova SEM 200, FEI) và kính hiển vi điện tử truyền qua quét (STEM; TALOS F200X, FEI) với quang phổ tia X phân tán năng lượng (EDS).Các trạng thái hóa trị của bề mặt được phân tích bằng quang phổ quang điện tử tia X (XPS; PHI 5000 Versa Probe II, ULVAC PHI) sử dụng bức xạ Al Kα (hν = 1486,6 eV).Năng lượng liên kết được hiệu chỉnh bằng cách sử dụng đỉnh C 1 s ở 284,6 eV làm tham chiếu.Sau khi chuẩn bị mẫu trên các hạt KBr, phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) đã được ghi lại trong phạm vi số sóng 1500–400 cm–1 trên máy quang phổ Jasco-FTIR-6300.Phổ Raman cũng thu được bằng máy quang phổ Raman (Horiba Co., Nhật Bản) với laser He-Ne (632,8nm) làm nguồn kích thích.Brunauer-Emmett-Teller (BET; BELSORP mini II, MicrotracBEL, Corp.) đã sử dụng máy phân tích BELSORP mini II (MicrotracBEL Corp.) để đo các đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp N2 ở nhiệt độ thấp nhằm ước tính diện tích bề mặt cụ thể và phân bổ kích thước lỗ rỗng.
Tất cả các phép đo điện hóa, chẳng hạn như vôn kế tuần hoàn (CV) và phép đo dòng điện theo thời gian (CA), được thực hiện trên chiết áp PGSTAT302N (Metrohm-Autolab) ở nhiệt độ phòng bằng hệ thống ba điện cực trong dung dịch nước NaOH 0, 1 M.Điện cực làm việc dựa trên điện cực cacbon thủy tinh (GC), điện cực Ag/AgCl và tấm bạch kim lần lượt được sử dụng làm điện cực làm việc, điện cực tham chiếu và điện cực đếm.CV được ghi trong khoảng từ 0 đến 0,6 V ở các tốc độ quét khác nhau từ 5-100 mV s-1.Để đo ECSA, CV được thực hiện trong khoảng 0,1-0,2 V ở nhiều tốc độ quét khác nhau (5-100 mV s-1).Thu được phản ứng CA của mẫu đối với glucose ở 0,5 V bằng cách khuấy.Để đo độ nhạy và độ chọn lọc, sử dụng glucose 0,01–6 mM, LA 0,1 mM, DA, AA và UA trong NaOH 0,1 M.Khả năng tái lập của UNCO đã được kiểm tra bằng cách sử dụng ba điện cực khác nhau được bổ sung glucose 5 mM trong điều kiện tối ưu.Độ lặp lại cũng được kiểm tra bằng cách thực hiện ba phép đo với một điện cực UNCO trong vòng 6 giờ.
Tất cả dữ liệu được tạo hoặc phân tích trong nghiên cứu này đều có trong bài viết được xuất bản này (và tệp thông tin bổ sung của nó).
Mergenthaler, P., Lindauer, U., Dieel, GA & Meisel, A. Đường cho não: Vai trò của glucose đối với chức năng sinh lý và bệnh lý của não. Mergenthaler, P., Lindauer, U., Dieel, GA & Meisel, A. Đường cho não: Vai trò của glucose đối với chức năng sinh lý và bệnh lý của não.Mergenthaler, P., Lindauer, W., Dinel, GA và Meisel, A. Đường cho não: vai trò của glucose đối với chức năng sinh lý và bệnh lý của não.Mergenthaler P., Lindauer W., Dinel GA và Meisel A. Glucose trong não: vai trò của glucose trong các chức năng sinh lý và bệnh lý của não.Xu hướng trong thần kinh học.36, 587–597 (2013).
Gerich, JE, Meyer, C., Woerle, HJ & Stumvoll, M. Quá trình tạo đường ở thận: Tầm quan trọng của nó trong cân bằng nội môi glucose ở người. Gerich, JE, Meyer, C., Woerle, HJ & Stumvoll, M. Quá trình tạo đường ở thận: Tầm quan trọng của nó trong cân bằng nội môi glucose ở người.Gerich, JE, Meyer, K., Wörle, HJ và Stamwall, M. Quá trình tạo đường ở thận: tầm quan trọng của nó trong cân bằng nội môi glucose ở người. Gerich, JE, Meyer, C., Woerle, HJ & Stumvoll, M. 肾糖异生:它在人体葡萄糖稳态中的重要性。 Gerich, JE, Meyer, C., Woerle, HJ & Stumvoll, M. 鈥糖异生: Tầm quan trọng của nó đối với cơ thể con người.Gerich, JE, Meyer, K., Wörle, HJ và Stamwall, M. Quá trình tạo glucose ở thận: tầm quan trọng của nó trong cân bằng nội môi glucose ở người.Chăm sóc bệnh tiểu đường 24, 382–391 (2001).
Kharroubi, AT & Darwish, HM Bệnh đái tháo đường: Căn bệnh thế kỷ. Kharroubi, AT & Darwish, HM Bệnh đái tháo đường: Căn bệnh thế kỷ.Harroubi, AT và Darvish, HM Bệnh đái tháo đường: căn bệnh thế kỷ.Harrubi AT và Darvish HM Bệnh tiểu đường: căn bệnh của thế kỷ này.Thế giới J. Bệnh tiểu đường.6.850 (2015).
Brad, KM và cộng sự.Tỷ lệ mắc bệnh đái tháo đường ở người lớn theo loại bệnh tiểu đường – Hoa Kỳ.tên cướp.Tuần sinh tử 67, 359 (2018).
Jensen, MH và cộng sự.Theo dõi glucose liên tục chuyên nghiệp ở bệnh tiểu đường loại 1: phát hiện hồi cứu tình trạng hạ đường huyết.J. Khoa học về bệnh tiểu đường.công nghệ.7, 135–143 (2013).
Witkowska Nery, E., Kundys, M., Jeleń, PS & Jönsson-Niedziółka, M. Cảm biến glucose điện hóa: vẫn còn chỗ để cải thiện? Witkowska Nery, E., Kundys, M., Jeleń, PS & Jönsson-Niedziółka, M. Cảm biến glucose điện hóa: vẫn còn chỗ để cải thiện?Witkowska Neri, E., Kundis, M., Eleni, PS và Jonsson-Nedzulka, M. Xác định nồng độ glucose bằng điện hóa: vẫn còn cơ hội cải thiện? Witkowska Nery, E., Kundys, M., Jeleń, PS & Jönsson-Niedziółka, M. 电化学葡萄糖传感:还有改进的余地吗？ Witkowska Nery, E., Kundys, M., Jeleń, PS & Jönsson-Niedziółka, M. 电视化葡萄糖传感:是电视的余地吗？Witkowska Neri, E., Kundis, M., Eleni, PS và Jonsson-Nedzulka, M. Xác định nồng độ glucose bằng điện hóa: có cơ hội cải thiện không?hậu môn Hóa chất.11271–11282 (2016).
Jernelv, IL và cộng sự.Đánh giá các phương pháp quang học để theo dõi glucose liên tục.Áp dụng quang phổ.54, 543–572 (2019).
Park, S., Boo, H. & Chung, TD Cảm biến glucose không enzyme điện hóa. Park, S., Boo, H. & Chung, TD Cảm biến glucose không enzyme điện hóa.Cảm biến glucose không enzyme điện hóa Park S., Bu H. và Chang TD.Cảm biến glucose không enzyme điện hóa Park S., Bu H. và Chang TD.hậu môn.Chim.tạp chí.556, 46–57 (2006).
Harris, JM, Reyes, C. & Lopez, GP Nguyên nhân phổ biến gây ra sự mất ổn định glucose oxyase trong cảm biến sinh học in vivo: đánh giá ngắn gọn. Harris, JM, Reyes, C. & Lopez, GP Nguyên nhân phổ biến gây ra sự mất ổn định glucose oxyase trong cảm biến sinh học in vivo: đánh giá ngắn gọn.Harris JM, Reyes S. và Lopez GP Nguyên nhân phổ biến gây ra sự mất ổn định glucose oxyase trong xét nghiệm cảm biến sinh học in vivo: đánh giá ngắn gọn. Harris, JM, Reyes, C. & Lopez, GP Harris, JM, Reyes, C. & Lopez, GPHarris JM, Reyes S. và Lopez GP Nguyên nhân phổ biến gây ra sự mất ổn định glucose oxyase trong xét nghiệm cảm biến sinh học in vivo: đánh giá ngắn gọn.J. Khoa học về bệnh tiểu đường.công nghệ.7, 1030–1038 (2013).
Diouf, A., Bouchikhi, B. & El Bari, N. Một cảm biến glucose điện hóa không enzyme dựa trên polyme in dấu phân tử và ứng dụng của nó trong việc đo glucose nước bọt. Diouf, A., Bouchikhi, B. & El Bari, N. Một cảm biến glucose điện hóa không enzyme dựa trên polyme in dấu phân tử và ứng dụng của nó trong việc đo glucose nước bọt.Diouf A., Bouchihi B. và El Bari N. Cảm biến glucose điện hóa không enzyme dựa trên một loại polymer in dấu phân tử và ứng dụng của nó để đo mức glucose trong nước bọt. Diouf, A., Bouchikhi, B. & El Bari, N.用。 Diouf, A., Bouchikhi, B. & El Bari, N. Cảm biến glucose điện hóa không enzyme dựa trên polyme in dấu phân tử và ứng dụng của nó trong việc đo glucose trong nước bọt.Diouf A., Bouchihi B. và El Bari N. Cảm biến glucose điện hóa không enzyme dựa trên các polyme in dấu phân tử và ứng dụng của chúng để đo mức glucose trong nước bọt.dự án khoa học trường cũ S. 98, 1196–1209 (2019).
Zhang, Yu và cộng sự.Phát hiện glucose không enzyme nhạy cảm và chọn lọc dựa trên dây nano CuO.Cảm biến Thiết bị truyền động B Chem., 191, 86–93 (2014).
Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Cảm biến glucose không chứa enzyme oxit niken nano được cải tiến với độ nhạy được nâng cao thông qua chiến lược xử lý điện hóa ở mức tiềm năng cao. Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Cảm biến glucose không chứa enzyme oxit niken nano được cải tiến với độ nhạy được nâng cao thông qua chiến lược xử lý điện hóa ở mức tiềm năng cao. Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Неферментативные датчики глюкозы, модифицированные нанооксидом никелы, подифицированные нанооксидом никелы, подышенной bạn có thể sử dụng các công cụ hỗ trợ để đạt được mục tiêu của mình. Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Cảm biến glucose không enzyme được biến đổi bằng niken nanooxide với độ nhạy được tăng cường thông qua chiến lược xử lý điện hóa tiềm năng cao. Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL敏度。 Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Sửa đổi niken oxit nano 非酶节能糖节糖合物,可以高电位Chiến lược công nghệ điện hóa để cải thiện 灵敏度。 Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Nano-NiO modal đây là một trong những điều tốt nhất bạn có thể làm để đạt được điều đó. Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Nano-NiO cảm biến glucose không enzyme được cải tiến với độ nhạy được nâng cao nhờ chiến lược xử lý điện hóa tiềm năng cao.cảm biến sinh họcđiện tử sinh học.26, 2948–2952 (2011).
Shamsipur, M., Najafi, M. & Hosseini, MRM Quá trình điện hóa glucose được cải thiện cao ở điện cực carbon thủy tinh biến đổi ống nano carbon oxit niken (II)/ống nano đa vách. Shamsipur, M., Najafi, M. & Hosseini, MRM Quá trình điện hóa glucose được cải thiện cao ở điện cực carbon thủy tinh biến đổi ống nano carbon oxit niken (II)/ống nano đa vách.Shamsipur, M., Najafi, M. và Hosseini, MRM Quá trình điện hóa glucose được cải thiện cao trên điện cực carbon thủy tinh được biến đổi bằng oxit niken/ống nano carbon đa thành.Shamsipoor, M., Najafi, M., và Hosseini, MRM Quá trình điện hóa glucose được cải thiện cao trên các điện cực carbon thủy tinh được biến đổi bằng ống nano carbon oxit/đa lớp niken(II).Điện hóa sinh học 77, 120–124 (2010).
Veeramani, V. và cộng sự.Một hỗn hợp nano gồm cacbon xốp và oxit niken có hàm lượng dị hợp tử cao dùng làm cảm biến có độ nhạy cao không chứa enzyme để phát hiện glucose.Cảm biến Thiết bị truyền động B Chem.221, 1384–1390 (2015).
Marco, JF và cộng sự.Đặc tính niken cobaltate NiCo2O4 thu được bằng các phương pháp XRD, XANES, EXAFS và XPS.J. Hóa học chất rắn.153, 74–81 (2000).
Zhang, J., Sun, Y., Li, X. & Xu, J. Chế tạo đai nano NiCo2O4 bằng phương pháp đồng kết tủa hóa học cho ứng dụng cảm biến điện hóa glucose không enzyme. Zhang, J., Sun, Y., Li, X. & Xu, J. Chế tạo đai nano NiCo2O4 bằng phương pháp đồng kết tủa hóa học cho ứng dụng cảm biến điện hóa glucose không enzyme. Zhang, J., Sun, Y., Li, X. & Xu, J. Изготовление нанопояса NiCo2O4 методом химического соосаждения для применения неферментативног о электрохимического сенсора глюкозы. Zhang, J., Sun, Y., Li, X. & Xu, J. Chế tạo đai nano NiCo2O4 bằng phương pháp lắng đọng hóa học cho ứng dụng cảm biến glucose điện hóa không enzyme. Zhang, J., Sun, Y., Li, X. & Xu, J. 通过化学共沉淀法制备NiCo2O4 纳米带用于非酶促葡萄糖电化学传感器应用。 Zhang, J., Sun, Y., Li, X. & Xu, J. Thông qua hóa học, NiCo2O4 nano có thể được tạo ra.Zhang, J., Sun, Y., Li, X. và Xu, J. Chuẩn bị dải nano NiCo2O4 bằng phương pháp kết tủa hóa học để ứng dụng cảm biến điện hóa không enzyme của glucose.J. Mối nối hợp kim.831, 154796 (2020).
Saraf, M., Natarajan, K. & Mobin, SM Thanh nano NiCo2O4 xốp đa chức năng: Phát hiện glucose không có enzyme nhạy cảm và các đặc tính siêu tụ điện với nghiên cứu quang phổ trở kháng. Saraf, M., Natarajan, K. & Mobin, SM Thanh nano NiCo2O4 xốp đa chức năng: Phát hiện glucose không có enzyme nhạy cảm và các đặc tính siêu tụ điện với nghiên cứu quang phổ trở kháng. Saraf, M., Natarajan, K. & Mobin, SMCác thanh nano NiCo2O4 xốp đa chức năng: phát hiện glucose không có enzyme nhạy cảm và đặc tính siêu tụ điện với các nghiên cứu quang phổ trở kháng.Saraf M, Natarajan K và Mobin SM Các thanh nano NiCo2O4 xốp đa chức năng: phát hiện glucose không có enzyme nhạy cảm và mô tả đặc tính của siêu tụ điện bằng phương pháp quang phổ trở kháng.J. Chem mới.41, 9299–9313 (2017).
Zhao, H., Zhang, Z., Zhou, C. & Zhang, H. Điều chỉnh hình thái và kích thước của các tấm nano NiMoO4 neo trên dây nano NiCo2O4: kết hợp lõi-vỏ được tối ưu hóa cho các siêu tụ điện bất đối xứng mật độ năng lượng cao. Zhao, H., Zhang, Z., Zhou, C. & Zhang, H. Điều chỉnh hình thái và kích thước của các tấm nano NiMoO4 neo trên dây nano NiCo2O4: kết hợp lõi-vỏ được tối ưu hóa cho các siêu tụ điện bất đối xứng mật độ năng lượng cao.Zhao, H., Zhang, Z., Zhou, K. và Zhang, H. Điều chỉnh hình thái và kích thước của các tấm nano NiMoO4 neo trên dây nano NiCo2O4: vỏ lõi lai được tối ưu hóa cho các siêu tụ điện bất đối xứng với mật độ năng lượng cao. Zhao, H., Zhang, Z., Chu, C. & Zhang, H. 调整固定在NiCo2O4 纳米线上的NiMoO4 纳米片的形态和尺寸:用于高能量密度不对称超级电容器的优化核-壳混合体。 Zhao, H., Zhang, Z., Zhou, C. & Zhang, H. Điều chỉnh hình thái và kích thước của các tấm nano NiMoO4 cố định trên dây nano NiCo2O4: tối ưu hóa các giống lai lõi-vỏ cho thân siêu tụ điện bất đối xứng mật độ năng lượng cao.Zhao, H., Zhang, Z., Zhou, K. và Zhang, H. Điều chỉnh hình thái và kích thước của các tấm nano NiMoO4 cố định trên dây nano NiCo2O4: một loại lai lõi-vỏ được tối ưu hóa cho thân siêu tụ điện bất đối xứng với mật độ năng lượng cao.Áp dụng cho việc lướt sóng.541, 148458 (2021).
Zhuang Z. và cộng sự.Cảm biến glucose không enzyme có độ nhạy tăng cao dựa trên các điện cực đồng được biến đổi bằng dây nano CuO.nhà phân tích.133, 126–132 (2008).
Kim, JY và cộng sự.Điều chỉnh diện tích bề mặt của thanh nano ZnO để cải thiện hiệu suất của cảm biến glucoseCảm biến Thiết bị truyền động B Chem., 192, 216–220 (2014).
Ding, Y., Wang, Y., Su, L., Zhang, H. & Lei, Y. Chuẩn bị và mô tả đặc tính của sợi nano NiO–Ag, sợi nano NiO và Ag xốp: hướng tới sự phát triển của vật liệu không có độ nhạy cao và chọn lọc -cảm biến glucose bằng enzyme. Ding, Y., Wang, Y., Su, L., Zhang, H. & Lei, Y. Chuẩn bị và mô tả đặc tính của sợi nano NiO–Ag, sợi nano NiO và Ag xốp: hướng tới sự phát triển của vật liệu không có độ nhạy cao và chọn lọc -cảm biến glucose bằng enzyme.Đinh, Yu, Wang, Yu, Su, L, Zhang, H., và Lei, Yu.Chuẩn bị và mô tả đặc tính của sợi nano NiO-Ag, sợi nano NiO và Ag xốp: Hướng tới phát triển cảm biến glucose enzyme chọn lọc và có độ nhạy cao. Ding, Y., Wang, Y., Su, L., Zhang, H. & Lei, Y. NiO-Ag 纳米纤维、NiO 纳米纤维和多孔Ag 的制备和表征:走向高度敏感和选择性非-酶促葡萄糖传感器。 Ding, Y., Wang, Y., Su, L., Zhang, H. & Lei, Y. NiO-Ag促葡萄糖传感器。Đinh, Yu, Wang, Yu, Su, L, Zhang, H., và Lei, Yu.Chuẩn bị và mô tả đặc tính của sợi nano NiO-Ag, sợi nano NiO và bạc xốp: Hướng tới cảm biến kích thích glucose không enzyme có độ nhạy cao và chọn lọc.J. Trường cũ.Hóa chất.20, 9918–9926 (2010).
Cheng, X. và cộng sự.Xác định carbohydrate bằng phương pháp điện di vùng mao mạch với đầu dò ampe kế trên điện cực dán cacbon được biến tính bằng oxit nano niken.hóa học thực phẩm.106, 830–835 (2008).
Casella, IG Định vị điện cực màng mỏng Cobalt Oxide từ dung dịch cacbonat chứa phức hợp Co(II)–Tartrate.J. Điện tử.Hóa chất.520, 119–125 (2002).
Đinh, Y. và cộng sự.Sợi nano Co3O4 quay điện để phát hiện glucose nhạy và chọn lọc.cảm biến sinh họcđiện tử sinh học.26, 542–548 (2010).
Fallatah, A., Almomtan, M. & Padalkar, S. Cảm biến sinh học glucose dựa trên oxit Cerium: Ảnh hưởng của hình thái và chất nền cơ bản đến hiệu suất của cảm biến sinh học. Fallatah, A., Almomtan, M. & Padalkar, S. Cảm biến sinh học glucose dựa trên oxit Cerium: Ảnh hưởng của hình thái và chất nền cơ bản đến hiệu suất của cảm biến sinh học.Fallata, A., Almomtan, M. và Padalkar, S. Cảm biến sinh học glucose dựa trên oxit Cerium: ảnh hưởng của hình thái và chất nền chính đến hiệu suất của cảm biến sinh học.Fallata A, Almomtan M và Padalkar S. Cảm biến sinh học glucose dựa trên xeri: ảnh hưởng của hình thái và ma trận lõi đến hiệu suất của cảm biến sinh học.ACS được hỗ trợ.Hóa chất.dự án.7, 8083–8089 (2019).