基于二维超薄纳米纤维/纳米片薄膜的高灵敏度电化学平台实现亚硝酸盐精准检测

针对食品中亚硝酸盐检测存在的灵敏度不足和抗干扰能力差等问题，研究人员通过Langmuir-Blodgett（LB）技术构建了厚度<2.4 nm的双层酞菁铕（EuPcF4）/氧化石墨烯（GO）共组装纳米纤维/纳米片薄膜（NNF），实现了19 nM超低检测限、312 μA cm?2 mM?1高灵敏度的电化学传感，为食品安全监测提供新策略。

　　

亚硝酸盐作为食品添加剂广泛存在于加工食品中，但其高毒性和致癌风险（如形成亚硝胺化合物）一直是食品安全领域的重大隐患。传统检测方法如色谱法和光谱法存在设备昂贵、操作复杂等问题，而现有电化学传感器又受限于催化活性和抗干扰能力不足。如何开发兼具高灵敏度、宽检测范围和强稳定性的传感平台，成为突破食品安全监测瓶颈的关键。

山东省农业科学院的研究团队创新性地将双层酞菁铕（EuPcF4）与氧化石墨烯（GO）通过Langmuir-Blodgett（LB）技术在气/液界面共组装，成功制备出厚度仅2.4 nm的二维超薄纳米纤维/纳米片薄膜（NNF）。这一结构通过分子间相互作用力协同调控，既抑制了酞菁单元的自聚集（避免形成>8 nm的团簇），又阻止了石墨烯片的堆叠，从而显著提升电荷转移效率和活性位点暴露度。相关成果发表在《Dyes and Pigments》上，为食品安全监测提供了革命性解决方案。

研究团队运用LB薄膜制备技术、原子力显微镜（AFM）形貌表征、电化学阻抗谱（EIS）和差分脉冲伏安法（DPV）等核心方法，系统评估了NNF的传感性能。实际食品样本检测验证了其应用可行性。

材料特性：AFM显示EuPcF4/GO共组装形成高度有序的纳米纤维（直径<1.5 nm）与纳米片异质结构，而单一组分组装则分别产生8.11 nm团聚颗粒和0.89 nm GO片层。偏振紫外光谱证实共组装体系中分子平面取向度提升至72.3°，远高于自组装的31.5°。

电化学性能：NNF对亚硝酸盐的氧化电位低至0.68 V（vs. Ag/AgCl），灵敏度达312 μA cm^?2 mM^?1，线性范围跨越4个数量级（0.1–1000 μM）。抗干扰实验表明，10倍浓度的常见干扰物（如葡萄糖、抗坏血酸）仅引起<5%信号波动。

实际应用：在火腿、泡菜等食品中加标回收率为97.2%–103.8%，与国标方法结果偏差<3.5%，证实其检测可靠性。

该研究不仅揭示了气/液界面多分子协同组装机制对材料性能的调控作用，更开创了二维超薄异质结构在食品安全检测中的新范式。NNF平台兼具纳米级厚度、高导电性和丰富活性位点的优势，其性能参数（如19 nM检测限）已达到目前非酶电化学传感器的国际领先水平。未来通过拓展酞菁衍生物与二维材料的组合，有望构建更高效的传感系统，为农产品质量安全监管提供普适性技术支撑。