组成图示
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传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
过氧化氢（H2O2），样品基质：0.1 M 磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.0）
检测原理
该传感器以 PBNCs/rGO 修饰 GC 电极，在 0.1 M PBS（pH 7.0）中于 0.2 V 恒电位进行安培检测。PB 具有类似过氧化物酶的氧化还原活性，其 Fe(III)/Fe(II) 中心可在 PB/普鲁士白（PW）和 PB/柏林绿之间可逆转换；H2O2 扩散至 PBNCs 表面后，被 PB 催化还原，PB 再通过与 rGO 界面的快速电子转移再生。rGO 提供高导电通道并改善 PBNCs 分散，降低电子转移阻力，使阴极电流随 H2O2 浓度增加而线性增大。该过程无需外加酶或标记物，属于无酶电催化检测，信号直接反映 H2O2 浓度。
检测灵敏度
LOD: 45 nM (S/N = 3)；线性范围: 0.05–120 µM；R^2 = 0.99
效应效果
传感器对 H2O2 的瞬态响应时间约 5 s，在 0.05–120 µM 范围内线性良好，线性范围宽于 CNT/AuNPs/PB 电极（4–19.6 µM）。LOD 为 45 nM，低于 PB/MCNT（0.57 µM）、CNT/AuNPs/PB（3.36 µM）和 PB/OMC（1 µM）等报道。对 0.4 mM H2O2 连续 12 次测量 RSD 为 3.8%；连续循环伏安扫描 100 圈后峰电流仅下降 4.2%，室温储存两周后对 0.4 mM H2O2 的电流保持 90.6%。与物理混合的 PBNCs/CCG 相比，原位 PBNCs/rGO 在 0.2 V 的阴极电流由 3.90 µA 提高到 6.42 µA，说明 rGO 与 PBNCs 的界面相互作用增强了电子/离子传输。作者认为该无酶传感器可用于 H2O2 检测及相关生物/环境过程监测。
传感器的构成
- 工作电极基底：玻碳电极（GC），经抛光清洗后作为电子转导基底
- 导电支撑层：还原氧化石墨烯（rGO），由氧化石墨烯（GO）在聚乙烯亚胺（PEI）存在下原位还原形成，提供高导电性和锚定位点
- 催化识别层：普鲁士蓝（PB）纳米立方体（PBNCs），由 FeCl3·6H2O 与 K3Fe(CN)6 原位生成并沉积在 rGO 表面，作为人工过氧化物酶催化 H2O2 还原
- 复合修饰层：PBNCs/rGO 纳米复合材料，滴涂于 GC 表面并干燥，形成稳定修饰电极
- 电解液：0.1 M 磷酸盐缓冲液（PBS，pH 7.0），提供离子传导环境
- 参比电极：Ag/AgCl（饱和 KCl），用于电位参考
- 对电极：铂丝，构成三电极体系
中文摘要
石墨烯是单原子厚碳材料，具有高比表面积和优异导电性，是设计高性能电催化或电化学器件复合纳米材料的理想平台。本文报道了一种简便策略，在还原氧化石墨烯（rGO）表面原位可控生长高质量普鲁士蓝纳米立方体（PBNCs），构建新型石墨烯/过渡金属配合物杂化结构 PBNCs/rGO。该方法以氧化石墨烯（GO）为前驱体，在湿化学原位反应中同时实现 GO 的还原和 PBNCs 的沉积，避免了多步合成和石墨烯片层不可逆团聚。所得复合材料经透射电子显微镜（TEM）、X 射线光电子能谱（XPS）、X 射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）、拉曼光谱和电化学方法表征，显示尺寸可控、分散良好的 PBNCs 直接生长在石墨烯纳米片表面。进一步将 PBNCs/rGO 修饰玻碳电极用于过氧化氢（H2O2）还原的安培检测，传感器响应快速、灵敏度高，检出限为 45 nM，表明其有望用于开发新型无酶生物传感器。
英文摘要
As a single-atom-thick carbon material with high surface area and conductivity, graphene provides an ideal platform for designing composite nanomaterials for high-performance electrocatalytic or electrochemical devices. Herein, we demonstrated a facile strategy for controllably growing high-quality Prussian blue nanocubes on the surface of reduced graphene oxide (PBNCs/rGO), which represents a new type of graphene/transition metal complex heterostructure. The merit of this method is that the composite nanomaterials could be produced directly from GO in an in situ wet-chemical reaction, where the reduction of GO and the deposition of PBNCs occurred simultaneously. The obtained composite nanomaterials were characterized by transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), Raman spectroscopy, and electrochemical techniques. It was found that uniform PBNCs with controlled size and good dispersion were directly grown on the surface of graphene nanosheets. Moreover, we also investigated the performance of PBNCs/rGO nanocomposites as amperometric sensor toward reduction of H(2)O(2). Such a sensor showed a rapid and highly sensitive response to H(2)O(2) with a low detection limit (45 nM), which might find promising applications in developing a new type of enzymeless biosensor.