纯相环形NiNb2 O6 /rGO纳米复合材料的合成及其对水中硫唑嘌呤的高灵敏度电化学检测

研究人员通过水热法结合氮气氛围煅烧，成功合成纯相环形NiNb2 O6 （NNO）纳米结构，并负载于还原氧化石墨烯（rGO）构建电化学传感器。该NNO/rGO修饰电极对 immunosuppressive drug azathioprine（AZP）展现出超高灵敏度（LOD 0.0035 μM）和宽线性范围（0.4-693 μM），解决了传统方法检测AZP残留时仪器昂贵、耗时长的问题，为环境水体中药物污染物监测提供新策略。

　　

在当今医药工业快速发展的背景下，非生物降解性药物残留对生态环境和人类健康的威胁日益凸显。硫唑嘌呤（Azathioprine, AZP）作为一种经典的免疫抑制剂，虽在器官移植和炎症性肠病治疗中发挥重要作用，但其在水体中的残留却可能破坏生态平衡。传统分析方法如高效液相色谱（HPLC）和核磁共振（¹
H NMR）虽精度高，但存在设备昂贵、操作复杂等缺陷。更棘手的是，常规污水处理工艺难以有效去除这类生物难降解药物，亟需开发高效、低成本的实时监测技术。

针对这一挑战，由国立台湾科技大学Shen-Ming Chen团队领衔的研究，创新性地将过渡金属铌酸盐（NiNb₂
O₆
, NNO）与还原氧化石墨烯（rGO）复合，构建出高性能电化学传感器。该成果发表于《Process Safety and Environmental Protection》，通过精确调控材料合成条件，实现了对AZP的超灵敏检测，为环境污染物监测提供了新思路。

研究团队采用水热合成结合氮气氛围煅烧的关键技术，利用六亚甲基四胺（HMTA）模板效应制备纯相环形NNO，并通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）等手段表征材料特性。电化学测试采用三电极体系，通过循环伏安法（CV）和差分脉冲伏安法（DPV）评估传感器性能，最后用实际水样验证实用性。

材料合成与表征
通过对比空气与氮气煅烧环境发现，N₂
氛围下获得的NNO具有更完整的NbO₆
八面体结构，电导率提升3.6倍。扫描电镜显示独特的环形形貌（直径~500 nm）提供了丰富活性位点，X射线光电子能谱（XPS）证实材料中Nb⁵⁺
/Nb⁴⁺
氧化还原对的共存是催化活性关键。

电化学性能优化
NNO/rGO修饰的玻碳电极（GCE）在pH 7.0磷酸盐缓冲液中表现出最佳响应，电子转移电阻（R_ct
）较裸电极降低89%。DPV测试显示AZP在-0.62 V处出现特征还原峰，归因于分子中硝基（-NO₂
）的电化学转化，其电流响应与浓度呈双对数线性关系。

实际应用验证
在加标水样检测中，回收率达97.2-103.8%，相对标准偏差（RSD）<4.5%，显著优于HPLC方法。传感器连续使用30次或存放21天后信号衰减<8%，展现出卓越的稳定性。与文献报道的碳纳米管修饰电极相比，检测限降低2个数量级。

这项研究通过相工程策略成功调控NNO的电子结构，阐明NbO₆
八面体排列方式对催化活性的影响机制。所开发的传感器不仅为AZP监测提供可靠工具，其"纯相合成-形貌控制-界面修饰"的研究思路更可拓展至其他环境污染物检测领域。特别是将传统金属氧化物与碳材料协同增效的设计理念，为发展新一代电化学传感器提供了重要参考。