基于SrxZn1-xO/g-C3N4复合电极的非酶电化学传感器用于真实水样中草甘膦的高选择性检测

针对传统草甘膦(Gly)检测方法成本高、操作复杂的问题，研究人员开发了SrxZn1-xO/g-C3N4复合电极的非酶电化学传感器。通过差分脉冲伏安法(DPV)在-0.719 V(vs. Ag/AgCl)实现Gly检测，灵敏度达0.14 nM，成功应用于土耳其自然水体检测，为环境污染物原位监测提供新方案。

　　

在农业现代化进程中，草甘膦(Glyphosate, Gly)作为全球使用量最大的除草剂，每年以80万吨的规模被施用，但其残留物通过水体渗透造成的生态危害触目惊心：不仅导致蜜蜂幼虫72小时内死亡，更与人类癌症、肾脏疾病等密切相关。尽管各国设定饮用水中Gly限值为700 μg/L，但传统检测依赖色谱技术(如HPLC、LC/MS)，单次分析成本超千元且需专业操作，严重制约环境监测效率。这一矛盾促使土耳其科学院(TUBA)支持的团队在《Materials Chemistry and Physics》发表创新成果，开发出迄今最灵敏的Gly电化学传感器。

研究采用溶胶-凝胶法结合水热合成制备Sr掺杂ZnO(Sr_xZn_1-xO)固溶体，与石墨相氮化碳(g-C₃N₄)复合构建电极。通过X射线衍射(XRD)证实材料保持六方纤锌矿结构，扫描电镜(SEM)显示Sr_0.025Zn_0.975O/g-C₃N₄（100:1重量比）具有最大活性表面积。电化学阻抗谱(EIS)分析表明该组合使电荷转移电阻降低83%，为Gly分子提供丰富结合位点。

【Characterization of samples】
X射线光电子能谱(XPS)揭示Sr掺杂在ZnO中产生氧空位缺陷，增强电子传导性。傅里叶变换红外光谱(FTIR)在806 cm^-1处检出g-C₃N₄特征峰，证实其成功复合。

【Electrochemical performance】
在pH 7磷酸盐缓冲液中，DPV检测显示Gly在-0.719 V处出现特征还原峰。传感器呈现双线性范围：0-10 nM（斜率1.42 μA/nM）和10-100 nM（斜率0.39 μA/nM），最低检测限0.14 nM较欧盟标准低5000倍。抗干扰实验表明，传感器对Ca²⁺、NO₃^-等常见离子响应偏差<4.7%。

【Real sample analysis】
应用于土耳其萨潘卡湖水的加标回收率达98.2-103.5%，检出天然泉水Gly浓度7.3±0.45 nM，显著高于自来水(2.9±0.33 nM)，与当地农业活动强度呈正相关。

该研究通过Sr掺杂调控ZnO能带结构，结合g-C₃N₄的催化协同效应，创制出无需样品前处理的便携式检测方案。Ibtissam Mansouri等开发的传感器成本不足色谱法的1/20，为发展中国家开展大规模水质筛查提供可能。其意义不仅在于技术突破，更构建了从分子缺陷工程到环境毒理监测的完整研究范式，对实现联合国可持续发展目标中"清洁饮水和卫生设施"具重要实践价值。