天然水中的各種金屬離子會對人體構成顯著的毒性風險，鋅離子（Zn²?）便是其中之一。盡管相較于其他金屬，Zn²?的毒性相對較低，但監測其濃度以防范潛在健康危害仍至關重要。然而，由于Zn²?無色且具有較高的還原電位，尤其是在低濃度情況下，要實現對其高選擇性的檢測頗具挑戰。在本研究中，基于鋅 - 肽組裝體的酯酶樣活性，構建了一種用于特異性檢測Zn²?的電化學傳感平臺。其檢測機制為：在磷鎢酸鈉（PW??）的促進下，Zn²?與L - 肌肽（Car）發生反應，生成沉淀物，該沉淀物可將4 - 硝基苯乙酸（4 - NA）催化轉化為4 - 硝基苯酚（4 - NP）。采用離子液體還原氧化石墨烯（IL - rGO）修飾的玻碳電極作為電化學傳感平臺。IL - rGO修飾增強了電極對4 - NP的吸附能力，并增大了其電化學活性表面積，從而提升了傳感器性能。此方法對Zn²?檢測展現出優異的選擇性，檢測限低至0.087 nM。此外，該傳感器還表現出良好的穩定性和可靠性。本研究以Zn²?為例，展示了一種基于離子獨特性質開發的特異性電化學傳感器。這種開發策略對于在配位環境中對所有具有催化活性的離子進行高特異性檢測具有潛在價值，為未來高特異性離子傳感器的開發提供了有價值的指導。
示意圖1. 4 - 硝基苯酚/離子液體還原氧化石墨烯修飾玻碳電極（4 - NP/IL - rGO/GCE）的制備以及鋅離子（Zn²?）檢測過程的示意圖
Fig 1. 不同放大倍數的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像：(a) 離子液體還原氧化石墨烯（IL - rGO），(b) 鋅 - 肌肽（Zn - Car），(c) 鋅 - 肌肽能譜數據采集位置，(d) 鋅 - 肌肽的能譜（EDS）元素光譜。
Fig 2. (a) 4 - 硝基苯酚（4 - NP）與4 - 硝基苯乙酸（4 - NA）的紫外吸收測試；(b) 不同濃度4 - 硝基苯乙酸（4 - NA）的紫外吸收測試；(c) 4 - 硝基苯酚/離子液體還原氧化石墨烯修飾玻碳電極（4 - NP/IL - rGO/GCE）對鋅離子（Zn²?）檢測的方波伏安法（SWV）響應
Fig 3. (a) 離子液體還原氧化石墨烯修飾玻碳電極（IL - rGO/GCE）的電化學阻抗譜（EIS）曲線 ；(b) 離子液體還原氧化石墨烯修飾玻碳電極（IL - rGO/GCE）的循環伏安法（CV）曲線。
Fig 4. (a) 4 - 硝基苯酚/離子液體還原氧化石墨烯修飾玻碳電極（4 - NP/IL - rGO/GCE）對鋅離子（Zn²?）的方波伏安（SWV）響應。(b) 濃度與峰電流之間的相應線性關系。(c - d) 所提出傳感器的選擇性和重復性。
相關研究工作由重慶大學Yujing Zhang、河南工業大學Peng Li/Li Wang、重慶師范大學Mingyu Pi團隊于2025年聯合在線發表在《Microchemical Journal》期刊上，A novel electrochemical sensing platform for the specific detection of Zn
2+ ion，原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.microc.2025.112919
轉自《石墨烯研究》公眾號
