超声合成Bi2S3/f-MWCNT纳米复合材料用于环境样品中METOL的高效电催化检测

本研究针对摄影工业和染发剂中广泛使用的环境毒素4-(甲基氨基)苯酚硫酸盐(METOL)的检测难题，通过超声法构建了Bi2S3/f-MWCNT纳米复合材料修饰电极。该传感器展现出6.52 nM的检测限和10.514 μA μM?1 cm?2的灵敏度，成功应用于实际水样检测，为环境污染物监测提供了创新解决方案。

　　

随着摄影工业和染发行业的快速发展，4-(甲基氨基)苯酚硫酸盐(METOL)作为显影剂和染发成分被大量排放至水体。这种具有生态毒性的有机化合物即使在0.25 mg/L浓度下也能对水生生物造成致命伤害，并通过食物链威胁人类健康。传统检测方法如高效液相色谱等存在设备昂贵、操作复杂等局限，因此开发高效、灵敏且经济的检测技术迫在眉睫。

台湾明志科技大学的Harikrishnan Sathya团队在《Ultrasonics Sonochemistry》发表研究，通过超声化学法合成铋硫化物(Bi₂S₃)纳米棒与功能化多壁碳纳米管(f-MWCNT)复合材料，构建了新型电化学传感器。研究采用20-25 kHz超声波处理实现材料均匀分散，通过X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征材料结构，利用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)评估电化学性能。

在"3.1 XRD pattern"部分，研究证实超声合成的Bi₂S₃具有正交晶系结构，与f-MWCNT复合后比表面积提升10.8倍至79.100 m²/g。"3.5 FE-SEM"显示Bi₂S₃纳米棒均匀锚定在碳管表面，形成导电网络。"3.6 Electrochemical assessments"表明复合材料使电荷转移电阻降至23 Ω，电子转移速率常数达2.31×10^-6。

"3.10 Electroanalytical performance"展示传感器对METOL的检测线性范围达0.01-2100 μM，灵敏度为10.514 μA μM^?1 cm^?2。"3.11 Anti-interference study"证实其在Pb²⁺、Hg²⁺等13种干扰物存在下仍保持特异性。"3.13 Real-world sample analysis"通过便携式电位计在河水、池塘水等实际样品中获得96.4%-100.3%的回收率。

该研究创新性地将超声化学合成与纳米材料修饰电极技术结合，解决了传统检测方法在环境污染物监测中的局限性。Bi₂S₃的窄带隙(1.3-1.7 eV)与f-MWCNT的高导电性协同作用，实现了对METOL的超灵敏检测。这项工作不仅为环境监测提供了新型检测平台，其超声合成策略也为其他功能纳米材料的制备提供了借鉴，对推动绿色分析化学发展具有重要意义。