镝掺杂硅酸镉纳米复合材料：提升超级电容器与生物传感器性能的新型电极材料

【编辑推荐】本研究针对超级电容器能量密度不足及多巴胺检测灵敏度低的问题，通过溶液燃烧法合成镝掺杂硅酸镉（DCSO）纳米颗粒。改性电极展现出1430.55F/g的比电容和92.32%的库仑效率，多巴胺检测限低至0.3μM，电流响应提升48%。该材料为能源存储与生物传感提供了高性能解决方案。

　　

在能源危机与精准医疗的双重需求下，高性能储能材料和生物传感技术成为研究热点。超级电容器虽具有快充放特性，但能量密度低制约其应用；而多巴胺（DA）作为帕金森病等神经疾病的关键标志物，现有电化学传感器面临选择性差、稳定性不足的挑战。硅酸镉（CdSiO₃
）虽具化学稳定性，但本征导电性差限制了其性能。针对这些问题，来自中国的研究团队创新性地引入稀土元素镝（Dy）对CdSiO₃
进行掺杂改性，相关成果发表于《Materials Science and Engineering: B》。

研究采用溶液燃烧法合成DCSO纳米颗粒，通过X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）确认其单斜晶系结构和多孔形貌。电化学测试结合循环伏安法（CV）和恒电流充放电（CP），评估了材料在超级电容器和多巴胺检测中的性能。

XRD investigation
XRD分析显示，Dy掺杂使CdSiO₃
晶格产生畸变，衍射峰向低角度偏移，证实Dy³⁺
成功取代Cd²⁺
位点，晶胞体积膨胀至278.3 ?³
，为电荷存储提供更多活性位点。

Electrochemical sensing performance
DCSO修饰电极对多巴胺的氧化峰电流较裸电极提升48%，检测限达0.3μM。在尿酸（UA）共存时仍保持高选择性，归因于Dy掺杂促进电子转移并抑制电极钝化。

Supercapacitor application
材料在5000次循环后电容保持率达88%，比电容达1430.55F/g。Dy的4f电子层特性增强了氧化还原活性，而多孔结构加速离子扩散，共同提升储能性能。

结论与意义
该研究通过稀土掺杂策略，首次实现CdSiO₃
在能源与传感领域的双重性能突破。DCSO材料兼具高灵敏度（多巴胺检测）和高能量密度（超级电容器），为神经疾病诊断设备和新能源器件开发提供了新思路。其92.32%的库仑效率和长期稳定性，展现出工业化应用潜力。团队由Nandini Robin Nadar和J. Deepak领衔，合作者包括H. Nagabhushana等学者，成果标志着稀土改性材料在交叉学科中的创新应用。