ReS2-LaFeO3纳米复合材料的结构与电化学性能及其在多巴胺传感中的应用研究

这篇研究首次报道了通过水热法合成ReS2-LaFeO3纳米复合材料（5%、10%、20% ReS2），用于电化学检测多巴胺（DA）。其中10 wt.% ReS2-LaFeO3表现出卓越性能，灵敏度达0.191 μA μM-1 cm-2，检测限（LOD）为25 μM，并展现出对尿酸（UA）、抗坏血酸（AA）等干扰物的优异选择性。该工作为神经退行性疾病诊断提供了新型传感材料。

　　

Abstract
本研究首次开发了ReS₂-LaFeO₃纳米复合材料用于多巴胺（DA）电化学检测。通过静电纺丝和退火制备多孔LaFeO₃纳米纤维，再水热沉积不同比例（5%、10%、20%）ReS₂。10 wt.%样品展现出最佳性能，灵敏度达0.191 μA μM^-1 cm^-2，显著优于纯LaFeO₃（281 μM）和ReS₂（120 μM）。材料在1 mM UA、AA等干扰物存在下仍保持优异选择性，并在人工和真实尿液中成功检测DA。

1 Introduction
神经疾病与DA水平波动密切相关：高浓度DA导致心脏毒性，低浓度则与帕金森病、抑郁症等相关。相比表面等离子共振（SPR）、高效液相色谱（HPLC）等方法，电化学传感具有实时监测优势。LaFeO₃作为钙钛矿材料具有稳定半导体特性，而二维ReS₂因其窄带隙（0.86 eV）和独特层状结构可提供丰富活性位点。本研究创新性地将二者复合，通过界面电荷分离增强DA检测性能。

2 Results and Discussion
2.1 Morphological and Structural Characterization
XRD证实LaFeO₃为立方钙钛矿相（Pm-3m），ReS₂呈部分非晶态。SEM显示LaFeO₃纳米纤维直径<500 nm，ReS₂呈海胆状形貌，而10 wt.%复合材料中ReS₂均匀包覆纤维表面。XPS证实Re⁴⁺和Fe³⁺的存在，UV-vis显示复合材料带隙为2.03 eV，介于两组分之间。接触角测试表明10 wt.%样品保持良好亲水性。

2.2 Electrochemical Sensing of DA
DPV在0.03 V处出现特征峰，10 wt.%样品线性范围410-3910 μM。CA测试显示对100 μM DA产生7 μA显著响应。选择性实验中，1 mM AA仅产生0.5 μA微弱信号，而相同浓度DA响应达3 μA。对肾上腺素（EP）和去甲肾上腺素（NEP）的检测显示，DA在正电位区具有独特峰位（0.14 V）和最高电流（-25.4 μA）。尿液样本检测中，糖尿病患者DA浓度（72 μM）高于健康人（51 μM）。

3 Conclusion
10 wt.% ReS₂-LaFeO₃纳米复合材料通过协同效应实现了高灵敏度（0.19 μA μM^-1 cm^-2）和选择性DA检测，其性能优势源于：1）ReS₂的π-π堆叠作用增强DA吸附；2）LaFeO₃的Fe³⁺/Fe²⁺氧化还原对促进电子转移；3）异质结构降低氧化电位。该工作为神经递质检测提供了新型多功能传感平台。

4 Experimental Section
采用静电纺丝法制备LaFeO₃纳米纤维（800°C退火5 h），水热法合成ReS₂（220°C反应24 h）。电化学测试使用三电极体系，工作电极为玻碳电极（GCE），修饰材料包含5 mg样品+900 μL异丙醇+100 μL Nafion溶液。所有实验均在pH 7.4 PBS缓冲液中进行，采用CV（扫描速率10 mV s^-1）和DPV（脉冲宽度0.01 s）等方法表征。