氧化铈修饰还原氧化石墨烯（CeO2/r-GO）复合材料的过氧化物酶模拟活性及其对H2O2和葡萄糖的高灵敏度比色检测的协同影响

本研究开发了一种新型CeO2/r-GO复合材料，通过协同效应显著增强过氧化物酶模拟活性，实现了对H2O2和葡萄糖的高灵敏度（LOD分别达0.72 μM和0.62 μM）、宽线性范围（0.001-0.05 mM）比色检测，为生物传感和临床诊断提供了低成本、高稳定性的纳米酶平台。

　　

Highlight

CeO₂/r-GO复合材料通过化学还原法合成并热处理后，表现出卓越的过氧化物酶模拟活性，其催化TMB氧化的效率甚至超越天然辣根过氧化物酶（HRP）。该性能源于CeO₂纳米颗粒与r-GO片层间的协同作用：r-GO提供高比表面积和电子传输通道，CeO₂的Ce³⁺/Ce⁴⁺氧化还原对和氧空位促进活性氧（ROS）生成，从而驱动催化反应。

Material descriptions

实验材料包括石墨粉（≥99.99%）、硫酸（H₂SO₄）、硝酸钠（NaNO₃）、高锰酸钾（KMnO₄）、过氧化氢（H₂O₂）、六水合硝酸铈（Ce(NO₃)₃·6H₂O）、水合肼（NH₂NH₂·H₂O）、乙二胺（NH₂CH₂CH₂NH₂）、氢氧化钠（NaOH）、乙醇（CH₃CH₂OH）、葡萄糖（C₆H₁₂O₆）、葡萄糖氧化酶（GO_x）、TMB底物及二甲基亚砜（DMSO）等，所有试剂均采用高纯度标准以确保实验可靠性。

Results and discussion

XRD图谱显示GO在2θ=11.28°（001晶面）和42.40°（100晶面）处特征峰，r-GO和CeO₂/r-GO复合材料中石墨烯层间距变化证实成功还原。CeO₂纳米颗粒以萤石结构均匀锚定于r-GO褶皱表面，XPS验证Ce³⁺/Ce⁴⁺共存及氧空位存在，增强电荷转移能力。催化实验表明，复合材料对H₂O₂和TMB的亲和力远超HRP，反应动力学符合Michaelis-Menten模型，其双功能催化机制涉及·OH自由基介导的氧化途径。

Conclusions

CeO₂/r-GO纳米酶通过简易方法合成，具备优异仿酶活性和稳定性，其协同效应为H₂O₂与葡萄糖检测提供高灵敏度、低检测限的平台，在生物医学传感、环境监测及食品工业领域具广阔应用前景。