基于ZnO/Co3O4-V2O5@MWCNTs异质结的锌空气电池自供电阻抗适体传感器用于超灵敏孕酮检测

《Microchemical Journal》：Sensitive progesterone detection by self-powered impedimetric aptasensor using heterostructured nanocomposite with Zn-air battery system

本文开发了一种新型锌空气电池（ZAB）驱动的自供电阻抗适体传感器，通过构建ZnO/Co3O4/V2O5@MWCNTs异质结复合材料（VZnCo@MWCNTs@V2CTx）显著提升氧还原反应（ORR）活性和电子传导性，实现了对孕酮（P4）的超高灵敏度检测（检测限低至0.76 fg mL?1），为复杂环境中痕量食品污染物的快速分析提供了新策略。

　　

Section snippets

Preparation of CoZn-ZIF@V₂CT_x and VZnCo@MWCNTs@V₂CT_x

CoZn-ZIF的制备参考了先前的工作[11]。至于CoZn-ZIF@V₂CT_x杂化材料的制备，先将V₂CT_x MXene（0.03 g）、Co(NO₃)₂（0.546 g）和Zn(NO₃)₂（0.546 g）分散在15 mL甲醇中超声处理1小时。随后，将含有0.616 g 2-甲基咪唑的15 mL甲醇缓慢加入上述悬浮液中，剧烈搅拌4小时。然后将混合物转移到高压反应釜中，在120°C下加热2小时。

Characterizations of the VZnCo@MWCNTs@V₂CT_x heterojunction

通过高温煅烧构建了分层异质结构，以获得高导电性和增强的催化活性，从而将锌空气电池（ZAB）从能量装置转变为传感装置。进一步探索了异质结构高催化活性与其形态和结构之间的内在联系。如图2a所示，VZnCo@MWCNTs@V₂CT_x异质结是通过在V₂CT_x MXene纳米片上原位生长锌掺杂的ZIF-67，并在N₂气氛下高温煅烧制备而成。

Conclusion

总之，本研究采用了一种新型自供电适体传感方法来测定孕酮（P4）。利用VZnCo@MWCNTs@V₂CT_x层状异质结构的界面特性与丰富的氧空位之间的多重协同效应，能有效促进氧还原反应（ORR）。由VZnCo@MWCNTs@V₂CT_x构建的锌空气电池（ZAB）可用作自供电自适应传感器，具有可调节的能量输入输出源、快速响应能力和高精度。