金属有机框架-量子点复合修饰金电极电化学检测双酚A的性能研究及其环境应用

本文创新性地构建了金属有机框架(MOFs)、量子点(QDs)及其复合材料修饰的金电极传感器，通过电化学方法实现了对环境污染物双酚A(BPA)的高灵敏度检测。研究采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对材料进行表征，优化了pH值、富集时间和传感器浓度等参数，获得0.470 μM的检测限(LOD)和1.425 μM的定量限(LOQ)。该传感器展现出优异的稳定性、重现性和选择性，在实际水样分析中回收率达96.27%-100.63%，为环境监测提供了新方法。

　　

【引言】

随着工业化和城市化进程加快，内分泌干扰物(EDCs)对生态环境和人类健康的威胁日益凸显。双酚A(BPA)作为典型的EDCs，因其雌激素模拟效应和干扰激素功能的能力备受关注。传统检测方法如液相色谱-质谱(LC-MS)和酶联免疫吸附试验(ELISA)存在设备昂贵、操作复杂等局限，而电化学传感技术凭借其高灵敏度、快速响应和低成本等优势成为研究热点。

【实验方法】

研究团队设计合成了一种新型铜基MOFs[Cu₂(2-ATA)₂(1,3,5-BTA)₂(H₂O)₂]和CuInSe₂量子点(QDs)，通过"瓶中造船"法构建了QDs@MOFs复合材料。采用简单的滴干法修饰金电极(AuE)，通过循环伏安法(CV)、电化学阻抗谱(EIS)和差分脉冲伏安法(DPV)系统评价了传感器的性能。

【材料表征】

FTIR光谱显示复合材料成功保留了MOFs和QDs的特征官能团，在530 cm^-1和553 cm^-1处分别观察到Cu-O和Cu-In振动峰。SEM和TEM显示复合材料具有2.4 nm的均匀粒径和丰富的孔隙结构。紫外可见光谱测得MOFs、QDs和复合材料的带隙分别为5.7 eV、5.2 eV和5.6 eV，证实其半导体特性。

【电化学性能】

在优化条件(pH 8，富集时间8 min，复合材料浓度1.2 mg/L)下，QDs@MOFs/AuE表现出最佳性能：氧化峰电流达1.28×10^-4 μA，峰电位分离仅0.356 V，远优于单一组分修饰电极。EIS测试显示复合材料修饰电极的电荷转移电阻(R_ct)最低(4.00 Ω)，表明其优异的电子传输能力。

【实际应用】

该传感器在1-14 μM范围内呈现良好线性(R²=0.998)，满足欧盟委员会2.63×10^-6 mol/L的迁移限值要求。实际水样分析显示回收率96.27%-100.63%，相对标准偏差(RSD)<5%。光致发光(PL)研究表明，BPA浓度增加会增强复合材料在436 nm处的发射强度，这与其电子-空穴对分离效率提高有关。

【结论】

QDs@MOFs复合材料通过协同效应显著提升了传感器的导电性和催化活性，其优异的稳定性(15天电流衰减仅5.26%)和重现性(RSD=2.21%)为环境污染物监测提供了可靠工具。这项工作为开发高效电化学传感器提供了新思路，在环境安全和公共卫生领域具有重要应用价值。