基于"变价金属介导双增强"ECL策略的适体传感器用于环境水样中Hg2+检测

为解决重金属Cd2+现场检测难题，研究人员开发了以Ti3C2为阴极催化剂、酸碱性水凝胶电解质(AAHE)的1.8V全固态自供电传感器(SPESS)，实现生菜样品中1nM-100μM的宽范围检测，为农产品重金属检测提供新型便携式解决方案。

　　

随着工业活动扩张和自然资源过度开发，重金属离子通过河流土壤进入食物链的问题日益严峻。其中镉离子(Cd²⁺)作为毒性极强的重金属，在人体内代谢半衰期长达10-30年，可导致肾脏损伤、肝功能异常等严重后果。世界卫生组织规定饮用水中Cd²⁺限值为0.003mg/L，但现有检测方法受限于大型仪器和专业操作，难以满足农产品现场检测需求。针对这一难题，江苏省农业科技创新基金支持的研究团队在《Microchemical Journal》发表创新成果，开发出基于锌空气电池(ZABs)技术的全固态自供电传感系统(SPESS)。

研究采用Ti₃C₂/ITO阴极、锌阳极和酸碱性水凝胶电解质(AAHE)构建传感平台，通过SEM和XRD进行材料表征，利用CHI660E电化学工作站测试性能。关键突破在于：1)采用温敏性Pluronic? F127水凝胶实现电解质的固态化；2)利用Ti₃C₂材料的大比表面积增强适体固定；3)通过AAHE结构将输出电压从1.4V提升至1.8V。

【Characterization of the electrodes and AAHE hydrogel electrolyte】
研究发现AAHE在室温下形成凝胶态，能紧密贴合电极界面，其无膜一体化结构有效防止电解液泄漏。Ti₃C₂/ITO阴极相较于裸ITO展现出更优异的导电性和催化活性。

【Electrochemical performance of the SPESS】
优化条件下，传感器对Cd²⁺的检测线性范围达1nM-100μM，检出限低至0.33nM。在生菜样品检测中表现出良好适用性，抗干扰实验证实其对其他金属离子的高选择性。

【Conclusion】
该研究创新性地将AAHE结构与Ti₃C₂催化剂结合，解决了传统SPESS依赖液态电解质的问题。1.8V的高输出电压和固态设计使其兼具安全性和便携性，为农产品重金属现场检测提供了新思路。Changzhou科技支撑项目的资助进一步推动了该技术向实际应用的转化。

值得注意的是，这种无液体电解质、无膜的设计不仅降低了成本，其小型化特征更符合现代农业检测设备的发展趋势。研究团队通过材料创新和结构优化，成功实现了传感器性能与实用性的双重突破，为重金属污染防控提供了有力的技术支撑。