双金属有机框架衍生的CoFe2O4@CeCuOx纳米酶：高效检测与降解水环境中的对苯二酚

针对酚类污染物对生态环境和人类健康的威胁，天津工业大学研究人员通过双金属有机框架（dual-MOF）工程和低温热解策略，构建了多金属异质结构纳米酶CoFe2O4@CeCuOx。该材料兼具类过氧化物酶活性和高稳定性，实现了对苯二酚（HQ）的宽线性范围检测（5-300 μM）和高效降解（98.3%/75分钟），为环境污染物治理提供了新思路。

　　

酚类污染物如同潜伏在水环境中的"隐形杀手"，其中对苯二酚（HQ）作为工业生产的常用原料，因其高生态毒性和低生物降解性备受关注。传统检测方法如色谱分析操作复杂，而天然酶处理又面临成本高、稳定性差的困境。金属有机框架（MOF）材料虽具有结构可调的优势，但其较差的催化活性和水稳定性成为应用瓶颈。天津工业大学的研究团队独辟蹊径，将两种MOF材料的优势融合，开创性地提出了"准双MOF"纳米酶解决方案。

研究团队采用MOF-on-MOF策略和低温热解技术，通过沉积FeCo-PBAs（普鲁士蓝类似物）于CeCu-MOF纳米片表面构建前驱体，经300℃热解获得多金属异质结构CoFe₂O₄@CeCuO_x。通过SEM/TEM表征确认其核-卫星结构，XPS分析验证了Fe²⁺/Fe³⁺和Cu⁺/Cu²⁺的混合价态，这些特性为催化活性奠定了基础。

研究结果

材料表征
透射电镜显示CeCu-MOF呈现2D透明片层结构，负载FeCo-PBAs后形成均匀分散的核-卫星异质结构。低温热解后获得的CoFe₂O₄@CeCuO_x保留了前驱体形貌，XRD证实其包含尖晶石型CoFe₂O₄和CeCuO_x两相。

类酶活性优化
在pH=4、50℃条件下，材料展现最佳类过氧化物酶活性。稳态动力学分析显示其对TMB（3,3',5,5'-四甲基联苯胺）的K_m值（米氏常数）为0.11 mM，远低于天然辣根过氧化物酶（HRP），表明其更强的底物亲和力。

HQ检测性能
基于TMB-H₂O₂显色体系，建立"双信号响应"检测方法：在652 nm处吸光度与HQ浓度呈负相关，而450 nm处呈正相关。该方法检测限低至0.458 μM，且能有效区分HQ与邻苯二酚等结构类似物。

催化降解应用
在H₂O₂存在下，材料通过产生·OH自由基实现HQ高效降解。LC-MS检测发现苯环开环产物，证实了降解过程的彻底性。循环实验表明材料在5次重复使用后仍保持90%以上活性。

结论与意义
该研究通过"前驱体设计-可控热解"策略，成功构建了兼具检测与降解功能的双功能纳米酶。Fang-Yue Ning等研究者开发的CoFe₂O₄@CeCuO_x不仅解决了传统MOF材料活性不足的问题，其核-卫星结构还实现了Fe/Co/Ce/Cu多金属协同催化。这项发表于《Sensors and Actuators B: Chemical》的成果，为发展"检测-治理一体化"环境修复技术提供了新范式，尤其对工业废水处理具有重要应用价值。