磷酸锡/还原氧化石墨烯复合材料的简易化学计量界面工程：一种用于生物样本中肾上腺素检测的高效电催化剂

《Materials Science and Engineering: B》：Facile stoichiometric interfacial engineering of tin phosphate/reduced graphene oxide composites: An efficient electrocatalyst for epinephrine in biological samples

肾上腺素电化学检测新方法：水热法制备SnPO/rGO复合电极，实现2.4 nM检测限及17.5 μA·cm?2·μM?1灵敏度，适用于复杂生物样本的高选择性分析。

　　本研究聚焦于开发一种用于检测去甲肾上腺素（Epinephrine, ENR）的新型电化学传感器。去甲肾上腺素是一种重要的神经递质，广泛参与人体的生理与心理调节过程。在压力、运动等生理状态下，其浓度会显著上升，而浓度异常则可能引发多种健康问题，如高血压、焦虑症、肾上腺功能紊乱等。因此，建立一种高效、准确、具有高选择性的去甲肾上腺素检测方法对于临床诊断和疾病监测具有重要意义。

在众多检测方法中，电化学传感器因其高灵敏度、低成本和快速响应等优势，逐渐成为研究的热点。然而，传统电化学传感器在检测去甲肾上腺素时，常面临灵敏度不足、选择性差以及对复杂样本的适应性不强等问题。为解决这些问题，本研究提出了一种基于锡磷酸（SnPO）和还原氧化石墨烯（rGO）复合材料的电化学传感器设计。这种复合材料结合了SnPO的优异电化学性能与rGO的高导电性和大比表面积，从而显著提升了传感器的检测能力。

SnPO作为一种过渡金属磷酸盐，因其独特的结构和化学性质，在电化学传感领域展现出广阔的应用前景。它不仅具有良好的热稳定性和化学稳定性，还能在电化学过程中有效促进电子传递。此外，SnPO在水性环境中表现出良好的生物相容性，使其成为检测生物分子的理想材料。然而，单独使用SnPO时，其导电性较低，电化学活性表面积有限，这在一定程度上制约了其在实际检测中的应用效果。为此，研究者尝试将其与导电性优异的材料相结合，以增强其电化学性能。

rGO作为SnPO的复合材料之一，因其出色的导电性和高比表面积而受到广泛关注。rGO是氧化石墨烯（GO）通过化学或热还原得到的产物，保留了GO的许多优良特性，同时提高了其在溶液中的分散性和功能性。这种材料在电化学传感中能够有效促进电子转移，提高电极的响应速度和灵敏度。此外，rGO的表面功能化能力使其能够与SnPO形成稳定的复合结构，进一步增强其对目标分子的识别能力。

本研究采用了一种简便的水热法合成SnPO，并进一步将其与rGO复合。合成过程中，通过调控反应条件，如温度、pH值和前驱体比例，成功获得了具有规则形貌和优异电化学性能的SnPO/rGO复合材料。通过现代分析手段，如扫描电子显微镜（FESEM）和X射线衍射（XRD），对SnPO/rGO的结构和形貌进行了详细表征。结果显示，SnPO/rGO复合材料在形貌上呈现出规则的纳米结构，且具有较大的比表面积，这为电化学反应提供了丰富的活性位点。

为了评估SnPO/rGO复合材料的电化学性能，研究团队使用循环伏安法（CV）和差分脉冲伏安法（DPV）对传感器进行了系统测试。实验结果表明，SnPO/rGO修饰的玻碳电极（GCE）在检测去甲肾上腺素时表现出显著的电催化活性。相较于未修饰的电极，SnPO/rGO复合材料能够显著增强电流响应，提升检测灵敏度。具体而言，该传感器在去甲肾上腺素浓度为0.019 μM至660.32 μM的范围内表现出良好的线性关系，其检测下限（LOD）为2.4 nM，灵敏度达到17.5 μA μM?1 cm?2，显示出出色的检测性能。

此外，该传感器对常见干扰物质（如4-氨基苯酚、对乙酰氨基酚、抗坏血酸、多巴胺、葡萄糖、氢醌、钾离子、褪黑素、钠离子和5-羟色胺）表现出良好的选择性。这表明SnPO/rGO复合材料在复杂生物样本中仍能保持较高的检测准确性，适用于实际应用中的样本分析。实验中，研究人员还测试了该传感器在人体血清样本中的性能，结果表明其具有良好的重复性和可重复性，能够稳定地检测去甲肾上腺素，并获得令人满意的回收率。

SnPO/rGO复合材料的优异性能源于其独特的结构特征和协同效应。SnPO的三价锡结构在电化学过程中能够有效促进电子传递，而rGO的高导电性则为电子转移提供了良好的通道。两者结合后，不仅增加了电化学活性表面积，还改善了电荷转移效率，从而显著提升了传感器的整体性能。这种复合材料的构建方式简单，材料成本低廉，且具有良好的稳定性，使其成为一种极具潜力的电化学传感材料。

本研究的创新之处在于，首次将SnPO与rGO结合，用于去甲肾上腺素的电化学检测。通过优化合成条件，研究团队成功制备了一种具有优异电化学性能的复合材料，并验证了其在实际样本中的检测能力。实验结果表明，该传感器不仅具有高灵敏度和宽检测范围，还能有效排除多种干扰物质的影响，展现出良好的应用前景。未来，该研究可为开发新型生物传感器提供理论支持和实验依据，同时也为相关疾病的早期诊断和治疗监测提供了一种高效、经济的解决方案。

在实际应用中，电化学传感器因其便携性和实时性，广泛应用于医疗、环境监测和食品安全等领域。本研究提出的SnPO/rGO复合材料为去甲肾上腺素的检测提供了新的思路，其高灵敏度和良好选择性使其能够胜任复杂样本中的检测任务。同时，该传感器的构建方法简单，材料来源广泛，具备良好的可扩展性和实际应用价值。因此，该研究不仅具有重要的科学意义，还为相关领域的技术发展提供了新的方向。

为了进一步验证该传感器的实用性，研究团队还进行了实际样本的检测实验。实验结果显示，该传感器在人体血清样本中的检测效果良好，能够稳定地识别去甲肾上腺素，并获得较高的回收率。这表明，SnPO/rGO复合材料不仅适用于实验室环境下的检测，还具备在临床应用中的潜力。未来，该传感器可被集成到便携式检测设备中，实现对去甲肾上腺素的快速、准确检测，从而为相关疾病的诊断和治疗提供支持。

综上所述，本研究通过合成SnPO/rGO复合材料，成功构建了一种用于去甲肾上腺素检测的高效电化学传感器。该传感器在灵敏度、选择性和检测范围等方面均表现出色，能够满足复杂样本检测的需求。同时，其简便的合成方法和低成本的材料选择，使其具备良好的应用前景。未来，随着相关技术的不断进步，SnPO/rGO复合材料有望在生物传感领域发挥更大的作用，为医学诊断和环境监测提供更加精准和高效的工具。