基于碳包覆UiO-66(Zr)@MoS2复合材料的无溶剂绿色合成及其在汗液尿素电化学传感中的应用

本研究针对肾功能监测中尿素检测的临床需求，开发了一种基于碳包覆UiO-66(Zr)@MoS2的新型电化学传感器。通过无溶剂热法绿色合成MOF材料，结合MoS2功能化与碳涂层技术，显著提升了电极的电催化活性和导电性。该传感器对汗液尿素检测具有0.4μM的极低检测限和优异抗干扰能力，为无创肾功能监测提供了创新解决方案。

　　

尿素作为蛋白质代谢的终产物，其浓度变化直接反映肾功能状态。传统血液尿素检测需侵入性采样，而汗液尿素检测则面临灵敏度不足、干扰物多等挑战。现有电化学传感器普遍存在催化活性低、导电性差等问题，特别是金属有机框架(MOF)材料虽具有高比表面积优势，却受限于固有导电性缺陷。

深圳职业技术学院（Shenzhen Polytechnic）的研究团队在《Microchemical Journal》发表创新研究，通过无溶剂热法绿色合成UiO-66(Zr)MOF，创新性地引入二硫化钼(MoS₂)功能化并构建碳包覆结构，开发出高性能汗液尿素传感器。该研究首次证实碳包覆UiO-66(Zr)@MoS₂对尿素的电催化活性，实现了0.4μM的超低检测限，为无创肾功能监测提供了新范式。

关键技术包括：1）无溶剂热法制备UiO-66(Zr)实现绿色合成；2）MoS₂功能化构建晶体缺陷增加活性位点；3）碳涂层提升导电性；4）采用循环伏安法(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和方波伏安法(SWV)评估性能；5）人工汗液样本验证实际应用效果。

【材料与方法】
采用溶剂热法合成UiO-66(Zr)，通过机械混合引入MoS₂后高温碳化。X射线衍射(XRD)显示碳包覆后晶体缺陷增加，N₂吸附测试证实材料保持高比表面积（>1000 m²/g），扫描电镜(SEM)观察到均匀的纳米级多孔结构。

【电化学性能】
对比裸不锈钢电极(SS)及其它修饰材料，碳包覆UiO-66(Zr)@MoS₂在CV测试中产生5μA尿素氧化峰，SWV响应提升至7.5μA。EIS显示电子转移电阻降低38.4%，证实碳涂层显著改善导电性。

【分析性能】
传感器在0.5-100μM范围内呈线性响应，对葡萄糖、乳酸等干扰物表现出优异选择性。人工汗液测试回收率达95-105%，证实实际应用可靠性。

该研究突破性地将MOF衍生材料应用于汗液尿素检测，其绿色合成策略符合可持续发展理念。碳包覆UiO-66(Zr)@MoS₂独特的晶体缺陷与高导电性协同作用，为开发新一代穿戴式健康监测设备奠定基础。研究团队Daidai Wang和Ying Cao等提出的方法，相比传统色谱法操作更简便，较比色法灵敏度提升两个数量级，在慢性肾病早期筛查领域具有重要应用前景。