界面工程构建TiO2@MoS2@Ag分级纳米酶用于增强类过氧化物酶活性及可视化单宁酸检测

为解决MoS2纳米酶活性位点钝化及电子传递受限问题，研究人员通过模板牺牲法构建了TiO2@MoS2@Ag三元异质结构。该材料通过MoS2-TiO2界面电荷转移和Ag等离子体共振效应，使类过氧化物酶活性较纯TiO2和MoS2分别提升1.88倍和1.04倍，并基于单宁酸（TA）的还原特性开发出检测限0.415 μM的便携式传感器，为复杂基质检测提供新策略。

　　

在食品安全和医疗检测领域，快速精准的现场分析技术需求日益迫切。传统天然酶虽具有高催化特异性，却易受环境条件影响且成本高昂。2007年Fe₃O₄纳米颗粒类酶活性的发现掀起了人工模拟酶研究热潮，其中二硫化钼(MoS₂)因其独特的类石墨烯层状结构备受关注。然而，MoS₂在实际应用中面临活性位点易聚集、电子迁移率低等瓶颈，如何通过材料设计突破这些限制成为关键科学问题。

针对这一挑战，南开大学的研究团队创新性地提出三元异质结构设计策略，在《Microchemical Journal》发表的研究中，通过分级界面工程构建了TiO₂@MoS₂@Ag空心微管结构。该工作首先以MoO₃为自牺牲模板，经溶解-再生长机制使MoS₂纳米片外延生长于TiO₂纳米管表面，再通过光辅助还原法将银纳米颗粒(Ag NPs)锚定在MoS₂边缘，形成具有三重协同效应的纳米酶体系。

研究采用模板牺牲法、稳态动力学分析和密度泛函理论计算等关键技术，系统考察了材料的结构演变与催化机制。通过透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)证实了MoS₂与TiO₂间的外延生长关系，利用电子自旋共振(ESR)捕获羟基自由基(·OH)验证了类酶催化途径。

材料制备与表征
通过分步转化策略实现从MoO₃纳米棒到TiO₂@MoS₂@Ag空心结构的演变。硫脲刻蚀过程中，MoO₃核心释放的Mo³⁺与S^2-在TiO₂表面外延生长形成垂直排列的2H-MoS₂纳米片，其(002)晶面间距0.62 nm证实了高质量结晶。Ag NPs以4-8 nm粒径均匀分布在MoS₂边缘硫空位处。

催化性能优化
稳态动力学分析显示，三元体系对H₂O₂的米氏常数(K_m)为2.11 mM，最大反应速率(V_max)达5.09×10^?8 M·s^?1，活性提升源于：1) TiO₂-MoS₂界面形成Type II异质结促进电荷分离；2) Ag NPs通过局域表面等离子体共振(LSPR)增强光生电子利用；3) MoS₂边缘暴露的硫空位作为活性中心。

单宁酸检测应用
基于TA对氧化型TMB(oxTMB)的还原淬灭效应，建立线性范围50-250 μM的比色传感平台。实际茶样检测回收率达98.18%-100.44%，显著优于传统福林酚法。将纳米酶负载于纤维素膜开发的试纸条，可实现裸眼识别的现场检测。

该研究通过精准的界面电子调控和结构设计，突破了单一纳米酶的活性限制。所提出的"半导体-金属硫化物-贵金属"三元协同策略，为高性能纳米酶开发提供了普适性范式。基于抑制型信号转换的检测机制，避免了复杂样品前处理需求，在食品安全监测和POCT诊断领域具有重要应用价值。特别值得注意的是，材料中Ag NPs仅需4 wt%负载量即可实现显著增强，大幅降低了贵金属用量，体现出良好的产业化前景。