辉光放电电解制备银掺杂氧化铜纳米簇：超灵敏无酶葡萄糖检测新平台

《Materials Chemistry and Physics: Sustainability and Energy》：Ag-doped CuO nanoclusters via glow discharge electrolysis: a novel platform for ultra-sensitive non-enzymatic glucose detection

本研究针对酶基葡萄糖传感器稳定性差和传统纳米材料合成方法高污染的问题，采用绿色高效的辉光放电电解技术一步法制备了银掺杂氧化铜纳米簇，构建了高性能无酶葡萄糖传感器。该传感器展现出0.37 nM的超低检测限和0.05-1000 μM的宽线性范围，在尿液样本检测中表现出优异准确性和抗干扰性，为糖尿病监测提供了新方案。

　　

糖尿病作为全球性的健康挑战，其有效管理高度依赖于精准、可靠的血糖监测技术。传统酶基葡萄糖传感器虽然灵敏，但酶固有的不稳定性——易受温度、pH值等环境因素影响——限制了其长期性能和应用范围。近年来，无酶葡萄糖传感器因其稳定性高、成本低等优势成为研究热点，其中过渡金属氧化物如氧化铜因其良好的催化活性和稳定性备受关注。然而，氧化铜本身导电性较差，制约了其传感性能。与此同时，传统纳米材料合成方法往往步骤繁琐、能耗高且使用有毒试剂，与环境友好的绿色化学理念相悖。正是在这样的背景下，一项创新研究通过绿色合成技术成功制备了高性能传感材料，为糖尿病监测带来了新的希望。

这项发表于《Materials Chemistry and Physics: Sustainability and Energy》的研究，主要采用了辉光放电电解这一核心技术进行材料合成，并结合扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱等技术对材料进行表征，通过循环伏安法、差分脉冲伏安法等电化学方法评估传感器性能，并利用人体尿液样本进行实际应用验证。

3.1. 结构、组分和形貌分析

通过傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱分析证实成功制备了银掺杂氧化铜复合材料。扫描电镜和透射电镜显示，在550V电压下制备的样品呈现三维花状纳米簇结构，由交错排列的纳米片自组装而成，具有最大的比表面积（15.6 m²/g）和孔体积（0.087 cm³/g）。高分辨透射电镜显示清晰的晶格条纹，表明材料结晶良好。

3.2. Ag-CuO的制备机理

发射光谱分析揭示了等离子体区域存在·OH、·H等高活性物种。通过H型电解池实验证实反应主要在阴极区域的等离子体-溶液界面进行，碱性环境有利于氢氧化铜分解形成氧化铜。金属离子在等离子体区域被还原为原子态，最终生成银掺杂氧化铜纳米簇。

3.3. 电化学性能表征

电化学阻抗谱显示Ag-CuO(550)/GCE具有最小的电荷转移电阻（26.8 Ω）。循环伏安测试表明葡萄糖氧化是扩散控制的准可逆过程。差分脉冲伏安法检测显示传感器在0.05-1000 μM范围内呈现三段线性关系，检测限达0.37 nM。在实际尿液样本检测中，回收率达到94.09%-104.67%，表现出良好的准确性。

3.4. 修饰电极的抗干扰性、重复性、重现性和稳定性

传感器对尿酸、多巴胺、抗坏血酸等常见干扰物表现出良好抗干扰性，相对标准偏差低于5%。连续30次循环测试和6次平行测量的相对标准偏差分别为4.75%和3.33%，表明传感器具有优异的稳定性和重复性。

该研究通过绿色高效的辉光放电电解技术成功制备了银掺杂氧化铜纳米簇，解决了传统合成方法污染大、步骤繁琐的问题。所构建的无酶葡萄糖传感器不仅具有超低检测限和宽线性范围，更在复杂的实际样本（尿液）中展现出卓越的准确性和可靠性。材料独特的三维花状结构提供了高比表面积和丰富的活性位点，而银纳米颗粒的均匀掺杂显著增强了材料的导电性和催化活性。这项研究不仅为糖尿病监测提供了性能优异的传感平台，更展示了绿色合成技术在功能材料制备中的巨大潜力，为未来便携式诊断设备和可穿戴健康监测系统的发展奠定了坚实基础。