黑磷掺杂钼铈氧化物复合材料的设计及其在增强储能与过氧化氢电化学检测中的创新应用

本研究针对传统储能器件能量密度不足及H2O2检测灵敏度低的问题，通过水热法合成MoCe2O4/BP复合材料，实现了951.10 Cg?1的超高比容量和0.5 μM的H2O2检测限。该材料在超级电容器和癌症标志物检测中展现出双重应用价值，为可再生能源系统和生物传感器设计提供了新思路。

　　

在能源危机与精准医疗需求并重的时代，传统超级电容器(SCs)的能量密度(Ed)局限与过氧化氢(H₂O₂)检测技术的灵敏度瓶颈亟待突破。过渡金属氧化物虽具优异赝电容特性，但导电性差；而二维材料黑磷(BP)虽有可调带隙(0.30–2.2 eV)和高载流子迁移率(>1000 cm²/Vs)，却面临稳定性挑战。为此，Riphah国际大学与韩国光云大学的研究团队创新性地将钼铈氧化物(MoCe₂O₄)与BP复合，在《Inorganic Chemistry Communications》发表了这项兼具储能与传感功能的突破性研究。

研究采用水热法合成MoCe₂O₄/BP复合材料，通过X射线衍射(XRD)分析晶体结构，扫描电镜(SEM)观察形貌，三电极体系测试电化学性能（循环伏安法CV、恒电流充放电GCD、电化学阻抗谱EIS），并构建不对称超级电容器(ASC)器件。在1 M KOH电解液中，材料展现出卓越的储能特性与H₂O₂检测能力。

材料合成与结构表征
水热法制备的MoCe₂O₄/BP呈现多层微球结构，XRD显示宽化峰表明纳米级晶粒尺寸。BP的引入显著提升材料导电性，为后续性能奠定基础。

电化学储能性能
在3 mV/s扫速下，MoCe₂O₄/BP电极比容量(Cs)达951.10 Cg^?1，远超未掺杂样品。组装的MoCe₂O₄/BP//AC不对称器件在1.5 A/g电流密度下Cs提升至1338 Cg^?1，能量密度(Ed)达50.60 Wh/kg，功率密度(Pd)为2337 W/kg。7000次循环后容量保持率92%，凸显优异稳定性。

H₂O₂电化学检测
该复合材料对H₂O₂还原展现高催化活性，检测限(LOD)低至0.5 μM，定量限(LOQ)为1.6 μM。其灵敏度源于BP的缺陷位点与MoCe₂O₄的协同效应，可用于癌症组织中H₂O₂的精准检测。

这项研究开创性地将能源存储与生物传感功能集成于单一材料体系。MoCe₂O₄/BP复合材料不仅突破传统SCs的能量密度限制，其H₂O₂检测性能更优于已报道的BP@Au-Ag(1.09 μM)和MoO₃(1.2 μM)传感器。作者Amir Muhammad Afzal团队通过精确调控材料界面工程，为开发多功能纳米复合材料提供了范式，对可再生能源系统和癌症早期诊断具有双重推动意义。