AgNPs修饰的BiOBr/Ti3C2二维复合材料构建光电化学传感器用于水及乳制品中双酚A的高效检测

为解决双酚A（BPA）检测中传统方法设备昂贵、操作复杂的问题，天津科技大学团队开发了基于AgNPs/BiOBr/Ti3C2复合材料的光电化学（PEC）传感器。该传感器通过2D/2D界面增强电荷分离效率，结合AgNPs表面等离子体共振（SPR）效应，实现了0.63 nmol L?1的超低检测限和90.8%-101.6%的回收率，为食品和环境安全监测提供了新策略。

　　

双酚A（BPA）作为塑料制品的核心原料，长期潜伏在食品包装和饮用水系统中，其类雌激素特性可能引发儿童性早熟、生殖功能障碍等健康风险。尽管欧美已禁止婴儿奶瓶使用BPA，但现有检测技术如高效液相色谱（HPLC）和酶联免疫法（ELISA）或因设备昂贵、或因假阳性率高难以普及。面对这一困境，天津科技大学的研究团队在《Food Chemistry》发表了一项突破性研究，他们巧妙地将纳米银颗粒（AgNPs）与二维材料BiOBr/Ti₃C₂复合，打造出性能卓越的光电化学传感器。

研究团队采用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）表征材料形貌，通过光沉积法合成AgNPs修饰的复合材料，并利用X射线衍射（XRD）和紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）分析其光学特性。实际样本检测选用环境水、瓶装水和牛奶三类基质，通过加标回收实验验证可靠性。

材料表征揭示结构优势
SEM显示BiOBr呈0.3-2 μm的片状结构，与Ti₃C₂形成紧密的2D/2D界面（图2a-b）。TEM证实AgNPs以20 nm粒径均匀分布在复合材料表面（图2d），XRD谱图中Ag(111)晶面衍射峰证实其成功负载。UV-vis显示复合材料可见光吸收边红移至550 nm，AgNPs的SPR效应使吸收强度提升3倍。

光电性能机制解析
电化学阻抗谱（EIS）表明BiOBr/Ti₃C₂界面电荷转移电阻降低80%，光电流响应较纯BiOBr提高5.7倍（图3c）。AgNPs的引入使光电流再增强2.3倍，这归因于其SPR效应产生的热电子注入导带。莫特-肖特基测试证实复合材料载流子密度达1.98×10²⁴ cm^?3，是纯BiOBr的6.5倍。

传感器性能验证
在0.1 mol L^?1 PBS缓冲液中，传感器对BPA的线性范围跨越5个数量级（0.0001-50 μmol L^?1），检测限低至0.63 nmol L^?1（S/N=3）。抗干扰实验显示，10倍浓度的葡萄糖、抗坏血酸等物质仅引起信号波动<4.2%。实际样本检测结果与HPLC高度吻合（r²>0.99），牛奶样本检测RSD<3.8%（n=3）。

这项研究通过构建AgNPs/BiOBr/Ti₃C₂三组分协同体系，不仅解决了传统BiOBr材料载流子复合率高的问题，更开创性地将MXene材料应用于PEC传感领域。传感器在保持仪器分析法精度的同时，将检测成本降低90%，为现场快速检测提供了可能。研究团队特别指出，该平台可通过替换识别元件拓展至其他酚类污染物检测，在食品安全和环境监测领域具有广阔应用前景。