三维纳米花状镍钒硒化物(NF-NiVSe)的协同效应:抗癌药物尼鲁米特(NLT)超灵敏检测与高能量密度储能的双功能突破

【字体: 时间:2025年07月14日 来源:Small 12.1

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  本文报道了一种新型三维纳米花状镍钒硒化物(NF-NiVSe)的创制,该材料通过整合NiSe纳米片与VSe纳米带的优势,构建了具有分级结构的双功能平台。作为电化学传感器,其对抗癌药物尼鲁米特(NLT)展现出0.2 nM的超低检测限和≈99%的实际样本回收率;在超级电容器应用中,其比电容达1695 F g?1,能量密度85 Wh kg?1。这种"一材双用"设计为医疗监测与新能源器件开发提供了新思路。

  

3D Nanoflowers of Binary Metal-Selenide for Improved Electrochemical Sensing and High-Energy-Density Energy Storage

Abstract
电化学传感与储能器件的性能常受限于传统电极材料的低导电性、弱氧化还原活性和循环稳定性差等问题。本研究通过整合NiSe纳米片和VSe纳米带,成功构建了三维纳米花状镍钒硒化物(NF-NiVSe)新型架构。这种双金属材料具有分级结构、高比表面积(140.61 m2 g?1)和高效电子传输通道。

1 Introduction
二元金属硒化物(BMS)因硒(Se)的本征导电性(10?3 S m?1)优于硫/氧基材料而备受关注。传统材料如层状双氢氧化物(LDHs)虽具有高理论电容,但存在导电性差、离子扩散慢等问题。尼鲁米特(NLT)作为治疗晚期前列腺癌的抗雄激素药物,其生物监测至关重要。

3 Results and Discussion
3.1 Structural and Morphological Analysis
FE-SEM显示NF-NiVSe呈现独特的花状形貌,HR-TEM证实其由NiSe核与VSe带交织组成。XPS分析揭示Ni2+/Ni3+和V3+/V4+的混合价态,PXRD证实其保持NiV2Se4晶相(JCPDS# 73–1478)。

3.2 Electrochemical Characterization
EIS显示NF-NiVSe/GCE电荷转移电阻(Rct)仅98 Ω,远低于NiSe/GCE(245 Ω)。CV测试表明其电化学活性面积(ECSA≈0.21 cm2)是裸电极的3倍。

3.4 Electrocatalytic Redox Behavior of NLT
在pH 7的PB缓冲液中,NF-NiVSe/GCE对NLT的还原峰电流(?47.09 μA)是裸GCE的3.3倍,还原电位(?0.53 V)符合Nernst方程斜率(?53.1 mV pH?1)。反应机制涉及NO2→NHOH的4电子转移。

3.8 Determination of NLT
DPV法在0.5–150 μM范围内呈现双线性响应,检测限达0.2 nM,灵敏度16.8 μA μM?1 cm?2。抗干扰测试显示对Ca2+、葡萄糖等仅产生≈8%信号波动。

3.12 Electrochemical Energy Storage
三电极测试中,NF-NiVSe/NiF在1.5 A g?1下比电容达1695 F g?1,Trasatti分析显示51.3%扩散控制贡献。原位拉曼证实Ni2+/Ni3+和V3+/V4+的可逆氧化还原。

3.14 Symmetric Supercapacitor Device
组装的NF-NiVSe//NF-NiVSe器件能量密度85 Wh kg?1(功率密度1800 W kg?1),10,000次循环后保持90%容量,成功驱动LED照明6分钟。

4 Conclusion
NF-NiVSe通过双金属协同效应和三维分级结构,实现了传感与储能的双重突破。该工作为开发多功能电化学材料提供了新范式。

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