铜纳米颗粒修饰的ZIF衍生项链状氮掺杂多孔碳@多壁碳纳米管复合材料用于二羟基苯异构体的高灵敏电化学传感

本研究通过水热法和高温碳化工艺，以多壁碳纳米管(MWCNTs)和ZIF-8为前驱体，构建了负载铜纳米颗粒(Cu NPs)的项链状氮掺杂多孔碳复合材料(Cu NPs/NC@MWCNTs)。该材料凭借独特的孔隙结构和ZIF衍生氮掺杂碳与MWCNTs的协同效应，在中性条件下实现对苯二酚(HQ)、邻苯二酚(CC)和间苯二酚(RS)的高选择性检测，检测限低至0.10-0.16 μM，并成功应用于实际水样分析。

　　

Highlight

亮点

• 创新性制备项链状Cu NPs/NC@MWCNTs复合材料

• 中性条件下实现HQ/CC/RS三组分同时检测

• 理论计算揭示异构体选择性差异机制

材料表征

通过X射线衍射(XRD)分析显示（图1a），CuZn-ZIF@MWCNTs前驱体与ZIF-8标准卡片完美匹配。高温碳化后的材料在26.2°出现典型碳峰（图1b），证实成功构建石墨化结构。扫描电镜(SEM)图像清晰展示MWCNTs像"项链"般串联起ZIF衍生的十二面体碳骨架，这种独特结构提供大量活性位点和快速电子传递通道。

结论

本研究巧妙利用MWCNTs和ZIF-8前驱体制备的项链状Cu NPs/NC@MWCNTs复合材料，通过氮掺杂碳立方体与碳管的协同作用，调控电子结构和表面特性，实现对不同电子云离域程度的二羟基苯异构体的差异化催化氧化。该传感器在环境水样检测中展现出97.8-106%的优异回收率。

作者贡献声明

马远湖：方法论，研究实施，数据整理，概念化

王倩：初稿撰写，方法论，数据分析，概念化

熊晓莉：文稿审阅，方法论，资金支持，概念化

袁向伟：初稿撰写，方法论，数据整理

金昭玉：文稿审阅，方法论，资金支持，概念化

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响研究结果的财务或个人关系

致谢

感谢国家自然科学基金(22304021)、四川省科技计划项目(2022YFG0312)和中国高校过程分析与控制重点实验室开放基金(GCFX2023005)的资助