ZnO/SnO2/CQDs纳米复合材料的制备及其在光致发光法检测尿酸中的应用

《Journal of Fluorescence》：Synthesis of ZnO/SnO2/CQDs Nanocomposites and its Application in Uric Acid Detection by Photoluminescence Method

检测限低至0.085 nM的ZnO/SnO2/CQDs纳米复合材料通过物理混合法制备并表征，其“turn-on”荧光效应源于与尿酸的电子转移，线性范围10-13至0.1 M，R2=0.992，适用于高灵敏度生物检测。

　　

摘要

在这项研究中，成功合成了一种氧化锌/二氧化锡/碳量子点纳米复合材料（ZnO/SnO₂/CQDs NCPs），并对其进行了全面表征，并探讨了其作为基于光致发光的传感器在高度灵敏的尿酸检测中的应用。CQDs、ZnO和SnO₂的单个纳米颗粒是通过水热法合成的，而最终的复合材料则是通过简单的物理混合方法制备的。通过UV–vis光谱、XRD、TEM和EDX分析获得的表征结果证实了该纳米复合材料的结构完整性、形态以及改善的表面性能。TEM图像显示，SnO₂纳米颗粒的平均直径约为3纳米，ZnO纳米颗粒约为50纳米，CQDs约为22纳米，ZnO、SnO₂和CQDs在ZnO/SnO₂/CQDs纳米复合材料（ZnO/SnO₂/CQDs NCPs）中随机相互连接。传感机制依赖于“开启”光致发光现象，该现象源于激发态纳米复合材料与尿酸分子之间的电子转移。所制备的传感器表现出出色的分析性能，包括超低的检测限（LOD）为0.085 nM，非常宽的线性检测范围（从10^–13 M到0.1 M），以及在420纳米激发波长下的强线性相关系数（R² = 0.992），这归因于各组分之间的协同作用。这些发现强调了该复合材料作为高度灵敏和可靠的尿酸检测平台的潜力。因此，这项工作为临床诊断和更广泛的生物医学应用提供了一种简单、成本效益高且有前景的策略。

图形摘要

ZnO/SnO₂/CQDs纳米复合材料（ZnO/SnO₂/CQDs NCPs）用于尿酸检测的制备过程和传感机制的示意图。首先，使用水热法制备了ZnO纳米颗粒（ZnO NPs）和SnO₂纳米颗粒（SnO₂ NPs），而碳量子点（CQDs）则是以抗坏血酸作为碳源制备的。ZnO/SnO₂/CQDs纳米复合材料是通过物理混合ZnO、SnO₂和CQDs分散液形成的。插图中的光致发光（PL）光谱显示了明显的“开启”效应，即PL强度随着尿酸（UA）浓度从10^–13 M增加到0.1 M而逐渐增强。这种开发的传感器具有高灵敏度和低检测限（LOD = 0.085 nM），显示出其在临床和生物医学应用中的潜力。

在这项研究中，成功合成了一种氧化锌/二氧化锡/碳量子点纳米复合材料（ZnO/SnO₂/CQDs NCPs），并对其进行了全面表征，并探讨了其作为基于光致发光的传感器在高度灵敏的尿酸检测中的应用。CQDs、ZnO和SnO₂的单个纳米颗粒是通过水热法合成的，而最终的复合材料则是通过简单的物理混合方法制备的。通过UV–vis光谱、XRD、TEM和EDX分析获得的表征结果证实了该纳米复合材料的结构完整性、形态以及改善的表面性能。TEM图像显示，SnO₂纳米颗粒的平均直径约为3纳米，ZnO纳米颗粒约为50纳米，CQDs约为22纳米，ZnO、SnO₂和CQDs在ZnO/SnO₂/CQDs纳米复合材料（ZnO/SnO₂/CQDs NCPs）中随机相互连接。传感机制依赖于“开启”光致发光现象，该现象源于激发态纳米复合材料与尿酸分子之间的电子转移。所制备的传感器表现出出色的分析性能，包括超低的检测限（LOD）为0.085 nM，非常宽的线性检测范围（从10^–13 M到0.1 M），以及在420纳米激发波长下的强线性相关系数（R² = 0.992），这归因于各组分之间的协同作用。这些发现强调了该复合材料作为高度灵敏和可靠的尿酸检测平台的潜力。因此，这项工作为临床诊断和更广泛的生物医学应用提供了一种简单、成本效益高且有前景的策略。

图形摘要

ZnO/SnO₂/CQDs纳米复合材料（ZnO/SnO₂/CQDs NCPs）用于尿酸检测的制备过程和传感机制的示意图。首先，使用水热法制备了ZnO纳米颗粒（ZnO NPs）和SnO₂纳米颗粒（SnO₂ NPs），而碳量子点（CQDs）则是以抗坏血酸作为碳源制备的。ZnO/SnO₂/CQDs纳米复合材料是通过物理混合ZnO、SnO₂和CQDs分散液形成的。插图中的光致发光（PL）光谱显示了明显的“开启”效应，即PL强度随着尿酸（UA）浓度从10^–13 M增加到0.1 M而逐渐增强。这种开发的传感器具有高灵敏度和低检测限（LOD = 0.085 nM），显示出其在临床和生物医学应用中的潜力。