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（Hydrogen peroxide, H2O2）；样品基质：0.05 M PBS（pH 7）缓冲溶液
检测原理
该传感器基于 HRP 的直接电子转移与酶催化还原 H2O2 的电化学机制。Bi2O3 纳米颗粒具有多孔结构和大比表面积，MWCNT 提供导电网络，二者复合后修饰于 GCE，使 HRP 血红素 Fe(III/II) 中心与电极之间建立快速电子通道，在 −0.326 V 附近出现准可逆氧化还原峰。当 H2O2 扩散至电极表面时，被 HRP 催化还原，电子经 Bi2O3–MWCNT 传递至 GCE，在 −0.3 V 下产生阴极电流。H2O2 浓度升高时，酶催化还原速率增加，安培电流随之线性增大。Nafion 外层固定 HRP 并阻挡干扰物，使传感器在低过电位下获得高灵敏响应。
检测灵敏度
线性范围: 8.34–28.88 mM；R^2 = 0.9743；灵敏度: 26.54 μA mM−1 cm−2；CV线性范围: 19.2–222.1 μM；R^2 = 0.9845；CV灵敏度: 1.62 μA mM−1 cm−2
效应效果
该传感器在 −0.3 V 下对 H2O2 响应时间为 5 s，安培线性范围为 8.34–28.88 mM，灵敏度 26.54 μA mM−1 cm−2，R2=0.9743；CV 法线性范围为 19.2–222.1 μM，灵敏度 1.62 μA mM−1 cm−2，R2=0.9845。与裸 GCE 相比，H2O2 还原过电位降低 370 mV；与 MWCNT 和 Bi2O3–MWCNT 相比分别降低 189 和 176 mV。加入 100 μM 抗坏血酸、尿酸和多巴胺均无明显干扰。连续 5000 s 安培响应稳定；4 ℃ PBS 中储存一周后仍保留 94.4% 响应电流。重复性和重现性 RSD 分别为 2.8% 和 2.82%。作者认为该平台酶负载高、电子转移快、稳定性好，适合低成本 H2O2 检测。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻碳电极（GCE），提供电子传导与安培信号换能。
- 纳米材料修饰层：氧化铋纳米颗粒–多壁碳纳米管（Bi2O3–MWCNT）复合膜，滴涂于 GCE，提供大比表面积、多孔结构和电子传导通道，促进 HRP 直接电子转移。
- 识别元件：辣根过氧化物酶（HRP），固定于 Bi2O3–MWCNT 上，催化 H2O2 还原。
- 封闭/固定层：1% Nafion（NF）薄层，作为结合剂与保护层，通过静电作用锚定 HRP 并降低干扰物影响。
中文摘要
本文报道了氧化铋（Bi2O3）纳米颗粒与多壁碳纳米管（MWCNTs）纳米复合材料的制备与表征。XRD 表明 Bi2O3 为结晶态 β 相，具单斜对称；FESEM 显示粒径约 50 nm；EDX 证实 Bi 与 C 共存，SEM 和 AFM 表征了复合膜形貌。在 Bi2O3–MWCNT 修饰的玻碳电极（GCE）上，辣根过氧化物酶（HRP）可实现直接电子转移，并用 1% Nafion（NF）薄层作为结合剂固定 HRP。NF/HRP/Bi2O3–MWCNT/GCE 在 0.05 M PBS（pH 7）中呈现准可逆氧化还原峰，形式电位为 −0.326 V（vs. Ag/AgCl）。该膜显著降低 H2O2 还原过电位，对 H2O2 的安培响应时间为 5 s，线性范围 8.34–28.88 mM，灵敏度 26.54 μA mM−1 cm−2，且具有良好的操作稳定性和高选择性。
英文摘要
In this work, preparation and characterization of a novel nanocomposite containing bismuth oxide (Bi(2)O(3)) nanoparticles and multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) was presented. Powder X-ray diffraction (XRD) studies revealed that as-synthesized Bi(2)O(3) nanoparticles are crystalline and belong to α-phase with monoclinic symmetry. Field emission scanning electron microscopy (FESEM) study results showed that the size of Bi(2)O(3) nanoparticles is 50 nm. Energy-dispersive X-ray (EDX) spectra of as-prepared Bi(2)O(3)-MWCNT nanocomposite displayed characteristic Bi and C peaks which confirmed the incorporation of Bi(2)O(3) with MWCNT. The prepared Bi(2)O(3)-MWCNT was also characterized by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) studies. The direct electron transfer of horseradish peroxidase (HRP) has been revealed at Bi(2)O(3)-MWCNT modified glassy carbon electrode (GCE). In order to firmly anchor the HRP molecules onto Bi(2)O(3)-MWCNT matrix, a thin layer of 1% nafion (NF) solution was coated as a binder. The fabricated NF/HRP/Bi(2)O(3)-MWCNT/GCE exhibits well defined quasi-reversible redox peaks at a formal potential (E(0)') of -0.326V vs. Ag/AgCl reference electrode in 0.05M phosphate buffer solution (PBS), pH 7. NF/HRP/Bi(2)O(3)-MWCNT film remarkably lowers the over potential for H(2)O(2) reduction than MWCNT, Bi(2)O(3)-MWCNT and unmodified GCEs. The proposed composite film exhibits quick amperometric i-t response (5s) towards H(2)O(2) in the linear range of 8.34-28.88mM with a sensitivity of 26.54 μA μM(-1)cm(-2). The developed NF/HRP/Bi(2)O(3)-MWCNT biosensor has a good operational stability and high selectivity towards H(2)O(2).