通过非晶工程调控双金属硫化物动能势垒实现先进无创唾液葡萄糖传感

本文创新性地采用配位沉淀蚀刻法（CEP）制备了非晶双壳层中空双金属硫化物（ADH-BTMSs），通过调控Ni/Co化学计量比实现精确非晶工程。研究表明，优化的非晶结构能有效降低葡萄糖氧化反应能垒，所构建的无酶传感平台展现出超高灵敏度（3728.6 μA mM?1 cm?2）和超低检测限（50 nM），为糖尿病无创唾液葡萄糖监测提供了突破性解决方案。

　　

^?亮点

• 通过配位蚀刻沉淀法（CEP）一步构建非晶双壳中空双金属硫化物（ADH-BTMSs）

• 非晶工程与双金属协同效应显著提升葡萄糖电催化性能

• 密度泛函理论（DFT）揭示非晶结构降低葡萄糖氧化能垒的机制

• 无酶传感平台实现超灵敏唾液葡萄糖检测（检测限达50 nM）

实验部分

制备的不同镍钴比例的ADH-BTMSs分别标记为Ni₂Co₁-S、Ni₁Co₁-S和Ni₁Co₂-S。详细实验流程包括使用试剂、材料制备、表征方法、电化学测试和DFT计算均列于支持信息中。

ADH-BTMSs的形成机制

合成机制示意图（图1a）凸显了CEP方法的关键作用。首先，Cu₂O模板表面在PVP辅助下均匀吸附Ni²⁺和Co²⁺。引入S₂O₃^2?后，CEP-I过程启动并产生足量OH^?（方程式(1)和(2)）。随后，这些OH^?与吸附的金属阳离子结合，形成外层NiCo层状双氢氧化物（LDH）壳层（方程式(3)）。有趣的是，Cu₂O模板的蚀刻速率显著超过沉积速率，这种动态不平衡最终引导形成了独特的双壳层中空结构。

结论

总之，本研究创新性地利用CEP方法一步构建了ADH-BTMSs的中空分级结构。其中Ni₁Co₁-S充分体现了双壳层结构和非晶特性的优势，构建出具有竞争力的高质量无创唾液检测平台，展现出超高灵敏度（达3728.6 μA mM^?1 cm^?2）、低检测限（50 nM）、快速响应（0.7±0.2秒）以及卓越的稳定性和选择性。电化学实验和理论计算共同证实，非晶工程通过优化反应路径能垒显著增强了葡萄糖氧化动力学。该研究为开发高性能无创生物传感系统提供了新材料设计策略。