《Sensors and Actuators A: Physical》：Tailoring ZnO nanoparticles via chemical and Mangifera indica-mediated routes for high-performance electrochemical sensing of 4-nitrophenol
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•通过水热法和绿色合成方法制备用于检测4-硝基苯酚的ZnO纳米粒子。•PXRD分析确认其为六方纤锌矿结构的ZnO，且已完成全面结构表征。•由于量子限制效应，B-ZnO表现出蓝移现象以及更宽的能隙。•B-ZnO电极具有高灵敏度、快速响应特性以及较低的检测限。•绿色合成的B-ZnO可
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通过水热法和绿色合成方法制备用于检测4-硝基苯酚的ZnO纳米粒子。
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PXRD分析确认其为六方纤锌矿结构的ZnO，且已完成全面结构表征。
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由于量子限制效应，B-ZnO表现出蓝移现象以及更宽的能隙。
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B-ZnO电极具有高灵敏度、快速响应特性以及较低的检测限。
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绿色合成的B-ZnO可实现稳定、选择性强的污染物检测，且环保。
引言
4-硝基苯酚又称对硝基苯酚，是一种有机污染物。它具有酸性，且在水中有一定溶解度。由于其工业应用价值，它被广泛用于制药、农业、医药、杀虫剂、除草剂、染料以及杀菌剂等领域[1]。大规模的工业活动会向环境中排放数千吨的废弃物，对水和土壤造成严重危害。在这些污染物中，未经处理就排放的含4-硝基苯酚的化合物因其毒性而构成重大威胁。研究表明，将4-硝基苯酚排入废水会对周边生态系统产生严重不良影响[2]。这类有害物质可通过食物链进入人体，急性接触4-硝基苯酚或相关化合物会导致多种生理症状，如发绀、恶心、嗜睡和头痛。此外，4-硝基苯酚还可能刺激眼睛和皮肤。鉴于这些风险，妥善处理和管理工业废弃物，尤其是含4-硝基苯酚的化合物，对于保护环境和人类健康至关重要。长期接触4-硝基苯酚会对肝脏、肾脏及神经系统造成不可逆转的损害。美国环境保护局将包括4-硝基苯酚在内的芳香族硝基化合物列为潜在的环境污染物，因为它们会对植物、人类、动物和水生生物造成毒性影响。这类化合物在水中溶解度很高，且降解速度很慢[3]。因此，饮用水中4-硝基苯酚的最大允许浓度被限定为0.34毫克/立方厘米[4]，而欧盟设定的最大摄入浓度则为0.43微摩尔/升[5]。考虑到4-硝基苯酚的严重危害，有必要对土壤和环境中的多种水源进行检测和量化，以便将其去除或转化为毒性更低的物质。目前有多种技术可用于检测环境样本中的4-硝基苯酚，包括气相色谱法[6]、毛细管电泳法[7]、紫外-可见光谱法、荧光法以及高效液相色谱法[7]、[8]、[9]、[10]、[11]。然而，这些技术成本较高，需要专业人员操作，且耗时较长，因此在监测废水和环境样本中的4-硝基苯酚时存在诸多困难[12]。电化学传感则提供了一种极具前景的替代方法，与常见的检测技术相比，它具有响应速度快、灵敏度高、选择性好、成本低廉等优点，便于对分析物进行监测[13]。利用各种金属氧化物纳米结构，如氧化锡（SnO?）、氧化钛（TiO?）、氧化铈（CeO?）、氧化锆（ZrO?）和氧化锌（ZnO）开发的电化学传感器，在环境污染物和生物标志物的电化学检测领域受到了广泛关注。它们之所以能得到广泛应用，是因为它们具有天然的生物相容性、优异的化学稳定性、较高的电催化活性以及较大的表面积，这些特性共同提升了电子转移速率，进而提高了电化学性能[14]、[15]、[16]。在各类金属氧化物纳米粒子中，氧化锌因其在环境污染物电化学检测方面的潜力而成为备受关注的候选材料[17]。氧化锌是一种宽禁带（3.37电子伏特）半导体，由于其独特的物理化学性质和功能特性，在科学界得到了广泛认可[18]。氧化锌不仅具有优异的光学、压电和抗菌性能，还具有天然的生物相容性。此外，它还具有较高的扩散系数、出色的电子转移能力、较强的激子结合能以及良好的电子迁移率，这些特性使其成为传感应用领域的理想材料。正因如此，氧化锌纳米粒子已被广泛应用于透明电子器件、气体传感器、紫外线光电探测器、化学传感器，以及涂料、涂层和生物医学领域[17]、[18]。传统上，氧化锌纳米粒子是通过热解法、化学沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、热分解法以及固相反应法等传统方法制备的[19]。然而，这些传统合成方法通常需要复杂的流程、危险的有机溶剂、较高的能量消耗以及先进的仪器设备，往往会产生有毒副产品，对人类健康和环境造成威胁[20]、[21]、[22]。为了解决这些问题，开发可持续且环保的绿色合成策略已成为减轻对生态系统和人类健康危害的当务之急[21]、[22]。基于生物方法和绿色化学的途径已成为传统纳米粒子合成方法的可行替代方案。这些策略利用微生物、酶、藻类以及植物提取物来制备所需的纳米材料[23]、[24]。在各种植物部位中，叶片是最常用于提取物的制备材料，因为它们数量丰富，富含植物化学物质，而且使用叶片不会影响粮食安全[22]。尽管已有大量关于基于氧化锌的电化学传感器的研究，但大多数研究仍然依赖传统合成方法，这引发了人们对可持续性和毒性的担忧。此外，很少有研究致力于将绿色合成的氧化锌纳米粒子整合到电化学传感器中，以实现选择性检测硝基苯酚。因此，开发一种简单且环保的氧化锌纳米粒子制备方法，将为环境监测提供可持续的解决方案[21]。
在本研究中，我们采用一种环保的绿色合成方法，利用芒果叶提取物制备了氧化锌纳米粒子，并将其与水热法制备的氧化锌纳米粒子进行了比较。据我们所知，目前关于化学合成法和绿色合成法制备的氧化锌纳米粒子在4-硝基苯酚电化学检测中的应用对比研究还相对较少。本研究建立了合成路线与氧化锌纳米粒子的结构、光学及电化学性能之间的关联，同时展示了绿色合成氧化锌纳米粒子的检测性能，凸显了其在环境监测中的应用潜力。我们通过PXRD、FTIR、SEM、TEM、紫外-可见光谱法、AFM以及拉曼光谱法对所制备的纳米粒子进行了表征，以研究其结构、形貌和光学特性。此外，我们还利用这些氧化锌纳米粒子制备了一种用于检测4-硝基苯酚的电化学传感器，并对其性能进行了系统研究。
章节要点
化学品与试剂
本研究中使用的试剂和化学品的详细信息见补充信息的第一部分。所有化学品均为分析级，无需进一步纯化即可使用。用于分析所制备纳米材料的仪器设备及表征技术则说明在补充信息的第二部分。
芒果叶提取物的制备
首先收集芒果叶，用流动的自来水彻底清洗，之后再用Milli-Q水清洗，
XRD分析
图2的
（a-b）展示了H-ZnO和B-ZnO纳米粒子的X射线衍射图谱以及Williamson-Hall图。多个特征明显的峰的存在表明这些样品为多晶结构。这些衍射峰对应于(100)、(002)、(101)、(102)、(110)、(103)、(200)、(112)、(201)、(004)和(202)晶面，对应的2θ值分别为31.86°、34.44°、36.34°、47.60°、56.68°、62.98°、66.48°、67.98°和69.12°，这些晶面的数据吻合度很高
结论
总之，本研究成功通过利用芒果叶提取物的环保生物合成方法制备出了氧化锌纳米粒子。与水热法制备的H-ZnO纳米粒子相比，生物合成的B-ZnO纳米粒子在结构、光学、电学以及电化学性能方面均更为优异。XRD分析证实了这些氧化锌纳米粒子具有六方纤锌矿结构。光学研究则显示其吸收光谱发生了蓝移现象
作者贡献说明
Sheo K. Mishra：负责撰写原文初稿、数据可视化、结果验证、研究指导、正式分析、数据整理以及概念设计工作。Anshu Kumar Singh：负责撰写原文初稿、结果验证、研究调查、正式分析以及数据整理工作。Arvind Kumar：负责撰写原文初稿、数据可视化、正式分析以及数据整理工作。Khrsheed Ahmed：负责撰写原文初稿、数据可视化、结果验证、方法设计、研究调查、正式分析、数据整理以及概念设计工作。Jay Singh：
资金支持
本研究未获得任何来自公共机构、商业机构或非营利组织的资助。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。
致谢
K.A.感谢印度政府部落事务部提供的奖学金支持。A.K.S.衷心感谢印度科学研究院外部研究部门，新德里的财政资助，文件编号为（09/0013(23679)/2025-EMR-I）。A.K.还感谢科学与工程研究委员会，新德里（文件编号为CRG/2022/005435）以及新德里印度大学学术委员会（编号为IUAC/XIII.7/UFR?72316），而S.K.M.则感谢其所在机构提供的必要支持。J.S.也对相关方表示感谢
Khrsheed Ahmed博士在查谟和克什米尔地区的贾穆大学附属拉焦里政府研究生学院获得了理学学士学位。随后，他在印度中央邦阿马克安塔克的英迪拉·甘地国家部落大学物理系取得了理学硕士学位和物理学博士学位。他还获得了印度大学理事会初级研究奖学金。Ahmed博士的研究兴趣包括光致发光、二维器件等
Khrsheed Ahmed|Arvind Kumar|Anshu Kumar Singh|Sheo K. Mishra|Jay Singh
