用于环境样品中双酚A电化学检测的钴钨酸盐/功能化碳纳米纤维复合材料

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Cobalt Tungstate/Functionalized Carbon Nanofiber Composite for Electrochemical Detection of Bisphenol A in Environmental Samples

　　

摘要

双酚A（BPA）是一种内分泌干扰化学物质，用于聚碳酸酯塑料和环氧树脂中，即使微量也存在危害，这强调了进行快速、灵敏和现场评估的必要性。尽管传统的分析技术具有高准确性，但它们需要复杂的仪器、大量的样品制备和集中式的实验室设施，从而限制了其在实时分析中的应用。在这项研究中，开发了一种新型的CoWO₄@功能化碳纳米纤维（CoWO₄@f-CNF）纳米复合材料，作为检测BPA的有效电化学传感器接口。CoWO₄与功能化碳纳米纤维之间的协同作用显著提高了电子转移动力学（低R_ct= 318.69 Ω·cm²）和BPA氧化的电催化活性，实现了0.001–412.5 μM的宽线性检测范围，超低检测限为0.001 μM（根据3Sσ/m标准估计），高灵敏度（14.12 μA·μM^?1 cm²），以及优异的稳定性（电流保留率±92%）和重现性（相对标准偏差RSD = ±4.19%）。此外，通过对河水、自来水、池塘水和工业区水的成功分析（回收率±96.00–99.66%，n=3），证明了该传感器的可靠性和实际应用性。所提出的CoWO₄@f-CNF传感器为实时BPA监测提供了一个坚固、快速且高度灵敏的平台，为环境和食品安全应用提供了有前景的替代方案。

章节摘录

引言

早期对受工业化学品污染区域的生态调查显示，野生动物的繁殖能力严重受损，这表明许多外源化学物质可以模仿、拮抗或干扰内源性激素系统[1],[2]。这证明了内分泌干扰化学物质（EDCs）是能够破坏激素调节的生理过程，并导致终生代谢、心血管、神经和致癌疾病的异生物质[3],[4],[5]。双酚A（BPA；

CoWO₄的合成

CoWO₄纳米片是通过受控水热法制备的。首先，准备了浓度为0.1 M的80 mL Co(NO₃)₂和Na₂WO₄水溶液。然后在持续搅拌的情况下，将Na₂WO₄溶液逐滴加入Co(NO₃)₂溶液中，以确保均匀成核。混合物再搅拌30分钟，以促进前体的完全反应并形成Co–W–O中间体。所得悬浮液转移到200 mL的容器中

X射线衍射（XRD）分析

图1(a)展示了合成材料的XRD图谱，确认了它们的晶体相和结构完整性。CoWO₄的衍射图谱显示出与单斜结构相对应的清晰反射，其JCPDS编号为15–0867[43]。(010)、(001)、(-111)、(200)、(002)、(201)、(-211)、(-112)、(301)、(-202)、(-311)、(-113)和(140)等平面证实了高度结晶的CoWO₄的形成。没有出现额外峰，证明没有杂质

结论

本研究高效开发了一种基于CoWO₄@f-CNF的电化学传感器平台，用于选择性和可靠的BPA检测。通过XRD分析确认了高度结晶的CoWO₄的形成，其衍射图谱与JCPDS编号15-0867所对应的单斜结构相匹配。XPS分析Co 2p和W 4f轨道证实了Co²⁺和W⁶⁺的氧化态。此外，FTIR研究表明CoWO₄与某些振动有关

CRediT作者贡献声明

Balasubramanian Akila:撰写 – 审阅与编辑、可视化、实验研究、数据分析。Tse-Wei Chen:撰写 – 原稿编写、指导、资源协调、概念构思。

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