Merci fir besicht Nature.com.Dir benotzt eng Browser Versioun mat limitéierter CSS Ënnerstëtzung.Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech en aktualiséierte Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten).Zousätzlech, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, weisen mir de Site ouni Stiler a JavaScript.
Mir ënnersicht den Effet vun spezifesch Fläch op der elektrochemical Eegeschafte vun NiCo2O4 (NCO) fir Glukos Detektioun.NCO Nanomaterialien mat kontrolléierter spezifescher Uewerfläch sinn duerch hydrothermesch Synthese mat Zousatzstoffer produzéiert ginn, a selbstmontéierend Nanostrukture mat Kéiseker, Piniennadel, Tremella a Blummen wéi Morphologie goufen och produzéiert.D'Neiheet vun dëser Methode läit an der systematesch Kontroll vum chemesche Reaktiounswee andeems verschidde Additive während der Synthese derbäigesat ginn, wat zu der spontaner Bildung vu verschiddene Morphologien féiert ouni Ënnerscheeder an der Kristallstruktur a chemeschen Zoustand vun de Bestanddeeler.Dës morphologesch Kontroll vun NCO Nanomaterialien féiert zu bedeitende Verännerungen an der elektrochemescher Leeschtung vun der Glukoserkennung.Am Zesummenhang mat der Materialkarakteriséierung gouf d'Relatioun tëscht spezifescher Uewerfläch an der elektrochemescher Leeschtung fir Glukoserkennung diskutéiert.Dës Aarbecht kann wëssenschaftlechen Abléck an d'Uewerflächenofstëmmung vun Nanostrukturen ubidden, déi hir Funktionalitéit fir potenziell Uwendungen a Glukosebiosensoren bestëmmt.
Bluttzockerspigel liwweren wichteg Informatioun iwwer de metaboleschen a physiologeschen Zoustand vum Kierper1,2.Zum Beispill, onnormal Niveaue vu Glukos am Kierper kënnen e wichtege Indikator fir sérieux Gesondheetsproblemer sinn, dorënner Diabetis, Herz-Kreislauf-Krankheeten an Adipositas3,4,5.Dofir ass reegelméisseg Iwwerwaachung vum Bluttzockerspigel ganz wichteg fir eng gutt Gesondheet ze erhalen.Och wa verschidden Aarte vu Glukosesensoren mat physikaleschchemescher Detektioun gemellt goufen, bleiwen niddereg Empfindlechkeet a lues Äntwertzäiten Barrièren fir kontinuéierlech Glukosemonitorsystemer6,7,8.Ausserdeem hunn déi aktuell populär elektrochemesch Glukosesensoren baséiert op enzymatesch Reaktiounen nach ëmmer e puer Aschränkungen trotz hire Virdeeler vu schneller Äntwert, héijer Empfindlechkeet a relativ einfache Fabrikatiounsprozeduren9,10.Dofir goufen verschidden Aarte vun net-enzymatesche elektrochemesche Sensoren extensiv studéiert fir Enzymdenaturatioun ze vermeiden wärend d'Virdeeler vun elektrochemesche Biosensoren9,11,12,13 behalen.
Iwwergangsmetallverbindungen (TMCs) hunn eng genuch héich katalytesch Aktivitéit mat Respekt fir Glukos, wat den Ëmfang vun hirer Uwendung an elektrochemesche Glukosesensoren erweidert13,14,15.Bis elo goufen verschidde rational Designen an einfache Methoden fir d'Synthese vun TMS proposéiert fir d'Sensibilitéit, Selektivitéit an elektrochemesch Stabilitéit vun der Glukoserkennung weider ze verbesseren16,17,18.Zum Beispill, eendeiteg Iwwergangsmetalloxide wéi Kupferoxid (CuO)11,19, Zinkoxid (ZnO)20, Néckeloxid (NiO)21,22, Kobaltoxid (Co3O4)23,24 a Ceriumoxid (CeO2) 25 ass elektrochemesch aktiv mat Bezuch op Glukos.Rezent Fortschrëtter a binäre Metalloxide wéi Nickelkobaltat (NiCo2O4) fir Glukoserkennung hunn zousätzlech synergistesch Effekter a punkto erhéicht elektresch Aktivitéit26,27,28,29,30 bewisen.Besonnesch präzis Zesummesetzung a Morphologie Kontroll fir TMS mat verschiddene Nanostrukturen ze bilden kënnen effektiv d'Detektiounsempfindlechkeet erhéijen wéinst hirer grousser Uewerfläch, also ass et héich recommandéiert Morphologie kontrolléiert TMS z'entwéckelen fir eng verbessert Glukoserkennung20,25,30,31,32, 33.34, 35.
Hei berichte mir NiCo2O4 (NCO) Nanomaterialien mat verschiddene Morphologien fir Glukoserkennung.NCO Nanomaterialien ginn duerch eng einfach hydrothermesch Method mat verschiddenen Zousatzstoffer kritt, chemesch Zousatzstoffer sinn ee vun de Schlësselfaktoren an der Selbstversammlung vun Nanostrukturen vu verschiddene Morphologien.Mir hunn systematesch den Effet vun NCOs mat verschiddene Morphologien op hir elektrochemesch Leeschtung fir Glukoserkennung ënnersicht, dorënner Sensibilitéit, Selektivitéit, niddereg Detektiounslimit a laangfristeg Stabilitéit.
Mir synthetiséiert NCO Nanomaterialien (abgekierzt UNCO, PNCO, TNCO an FNCO respektiv) mat Mikrostrukturen ähnlech wéi Mierercher, Piniennadelen, Tremella a Blummen.Figur 1 weist déi verschidde Morphologien vun UNCO, PNCO, TNCO, an FNCO.SEM Biller an EDS Biller gewisen, datt Ni, Co, an O gläichméisseg an der NCO Nanomaterial verdeelt goufen, wéi an der Figur 1 an 2. S1 an S2, respektiv.Op Fig.2a, b weisen representativ TEM Biller vun NCO Nanomaterialien mat ënnerschiddlecher Morphologie.UNCO ass eng selbstmontéierend Mikrokugel (Duerchmiesser: ~5 µm) besteet aus Nanodraad mat NCO Nanopartikelen (Duerchschnëttspartikelgréisst: 20 nm).Dës eenzegaarteg Mikrostruktur gëtt erwaart eng grouss Uewerfläch ze bidden fir Elektrolytdiffusioun an Elektronentransport ze erliichteren.D'Zousatz vun NH4F an Harnstoff während der Synthese huet zu enger méi décker akikulärer Mikrostruktur (PNCO) 3 µm laang a 60 nm breet gefouert, besteet aus méi groussen Nanopartikelen.D'Zousatz vun HMT anstatt NH4F resultéiert an enger tremello-ähnlecher Morphologie (TNCO) mat geréckeltem Nanoblatt.D'Aféierung vun NH4F an HMT während der Synthese féiert zu Aggregatioun vun ugrenzend verkënnegt Nanosheeten, wat zu enger Blummen-ähnlecher Morphologie (FNCO) resultéiert.D'HREM Bild (Fig. 2c) weist ënnerschiddlech Gitterbänner mat interplanar Abstands vun 0,473, 0,278, 0,50 an 0,237 nm, entspriechend den (111), (220), (311), an (222) NiCo2O4 Fligeren, s 27. .Ausgewielt Fläch Elektronen Diffraktioun Muster (SAED) vun NCO Nanomaterial (agesat zu Lalumi. 2b) confirméiert och der polycrystalline Natur vun NiCo2O4.D'Resultater vun High-Winkel annular Dark Imaging (HAADF) an EDS Mapping weisen datt all Elementer gläichméisseg am NCO Nanomaterial verdeelt sinn, wéi an der Figur 2d.
Schematesch Illustratioun vum Prozess vun der Bildung vun NiCo2O4 Nanostrukturen mat kontrolléierter Morphologie.Schema an SEM Biller vu verschiddene Nanostrukture ginn och gewisen.
Morphologesch a strukturell Charakteriséierung vun NCO Nanomaterialien: (a) TEM Bild, (b) TEM Bild zesumme mat SAED Muster, (c) grating-geléist HRTEM Bild an entspriechend HADDF Biller vun Ni, Co, an O an (d) NCO Nanomaterialien..
Röntgendiffraktiounsmuster vun NCO Nanomaterialien vu verschiddene Morphologien ginn a Fig.3a.D'Diffraktiounspeaks bei 18,9, 31,1, 36,6, 44,6, 59,1 a 64,9° weisen d'Flächen (111), (220), (311), (400), (511) respektiv (440) NiCo2O4 un, déi e Kubik hunn. spinel Struktur (JCPDS No. 20-0781) 36. D'FT-IR Spektrum vun den NCO Nanomaterialien ginn an der Fig.3b vun.Zwee staark Schwéngungsbänner an der Regioun tëscht 555 an 669 cm–1 entspriechen dem metallesche (Ni a Co) Sauerstoff, deen aus den tetrahedralen an octahedralen Positiounen vum NiCo2O437 Spinel respektiv gezunn ass.Fir besser d'strukturell Eegeschafte vun NCO Nanomaterial ze verstoen, Raman Spektrum sech wéi am Lalumi 3c gewisen.Déi véier Peaks observéiert bei 180, 459, 503, a 642 cm-1 entspriechen de Raman Modi F2g, E2g, F2g, an A1g vum NiCo2O4 Spinel, respektiv.XPS Miessunge goufen duerchgefouert fir den Uewerflächechemeschen Zoustand vun Elementer an NCO Nanomaterialien ze bestëmmen.Op Fig.3d weist den XPS Spektrum vun UNCO.D'Spektrum vum Ni 2p huet zwee Haaptspeaks, déi bei Bindungsenergie vun 854,8 an 872,3 eV entspriechend Ni 2p3/2 an Ni 2p1/2 entspriechen, an zwee Schwéngungssatellitten op 860,6 respektiv 879,1 eV.Dëst weist d'Existenz vun Ni2+ an Ni3+ Oxidatiounszoustand am NCO un.Peaks ronderëm 855,9 an 873,4 eV si fir Ni3+, an Peaks ronderëm 854,2 an 871,6 eV si fir Ni2+.Ähnlech weist de Co2p Spektrum vun zwee Spin-Ëmlafbunnen charakteristesch Peaks fir Co2+ a Co3+ bei 780,4 (Co 2p3/2) an 795,7 eV (Co 2p1/2).Peaks bei 796,0 an 780,3 eV entspriechen Co2+, an Peaks bei 794,4 an 779,3 eV entspriechen Co3+.Et sollt bemierkt datt de polyvalente Staat vu Metallionen (Ni2+/Ni3+ a Co2+/Co3+) an NiCo2O4 eng Erhéijung vun der elektrochemescher Aktivitéit fördert37,38.D'Ni2p a Co2p Spektrum fir UNCO, PNCO, TNCO, an FNCO hunn ähnlech Resultater gewisen, wéi an der Fig.S3.Zousätzlech, huet d'O1s Spektrum vun all NCO Nanomaterial (Figebam. S4) zwee Biergspëtzten um 592,4 an 531,2 eV gewisen, déi mat typesch Metal-Sauerstoff a Sauerstoff Obligatiounen an der hydroxyl Gruppen vun der NCO Uewerfläch assoziéiert goufen, respektiv39.Och wann d'Strukturen vun den NCO Nanomaterialien ähnlech sinn, suggeréieren d'morphologesch Differenzen an den Additive datt all Additiv anescht un de chemesche Reaktiounen deelhuele kann fir NCO ze bilden.Dëst kontrolléiert déi energesch gënschteg Nukleatiouns- a Getreideschrëtt, an doduerch d'Partikelgréisst an d'Agglomeratiounsgrad kontrolléiert.Also kann d'Kontroll vu verschiddene Prozessparameter, dorënner Zousatzstoffer, Reaktiounszäit an Temperatur während der Synthese, benotzt ginn fir d'Mikrostruktur ze designen an d'elektrochemesch Leeschtung vun NCO Nanomaterialien fir Glukoserkennung ze verbesseren.
(a) Röntgendiffraktiounsmuster, (b) FTIR an (c) Raman Spektre vun NCO Nanomaterialien, (d) XPS Spektre vun Ni 2p a Co 2p vun UNCO.
D'Morphologie vun den adaptéierten NCO Nanomaterialien ass enk verbonne mat der Bildung vun den initialen Phasen, déi aus verschiddenen Zousatzstoffer an der Figur S5 duergestallt goufen.Zousätzlech, Röntgen- a Raman Spektrum vun frësch preparéiert Echantillon (Figuren S6 an S7a) gewisen, datt d'Bedeelegung vu verschiddene chemesche Zousätz zu crystallographic Differenzen gefouert: Ni a Co carbonate hydroxides sech haaptsächlech am Mier urchins an Pinien Nadel Struktur observéiert, iwwerdeems als Strukturen a Form vun Tremella a Blummen weisen op d'Präsenz vun Nickel- a Kobalthydroxiden.D'FT-IR- an XPS Spektrum vun de préparéierte Proben sinn an de Figuren 1 an 2. S7b-S9 liwwert och kloer Beweiser fir déi genannte kristallographesch Differenzen.Aus de Materialeigenschaften vun de préparéierte Proben gëtt et kloer datt Additiven an hydrothermesche Reaktiounen involvéiert sinn a verschidde Reaktiounsweeër ubidden fir initial Phasen mat verschiddene Morphologien40,41,42 ze kréien.D'Selbstversammlung vu verschiddene Morphologien, besteet aus eendimensionalen (1D) Nanowiren an zweedimensionalen (2D) Nanoblieder, gëtt erkläert duerch de verschiddene chemeschen Zoustand vun den initialen Phasen (Ni a Co Ionen, souwéi funktionell Gruppen), gefollegt vum Kristallwachstum42, 43, 44, 45, 46, 47. Während der postthermescher Veraarbechtung ginn déi verschidde initial Phasen an NCO Spinel ëmgewandelt, während hir eenzegaarteg Morphologie behalen, wéi an de Figuren 1 an 2. 2 an 3a.
Morphologesch Differenzen an NCO Nanomaterialien kënnen d'elektrochemesch aktiv Uewerfläch fir d'Glukoserkennung beaflossen, an doduerch déi allgemeng elektrochemesch Charakteristike vum Glukosesensor bestëmmen.Den N2 BET Adsorptioun-Desorptioun Isotherm gouf benotzt fir d'Poregréisst a spezifesch Uewerfläch vun den NCO Nanomaterialien ze schätzen.Op Fig.4 weist BET Isotherme vu verschiddene NCO Nanomaterialien.D'BET spezifesch Uewerfläch fir UNCO, PNCO, TNCO an FNCO goufen op 45.303, 43.304, 38.861 an 27.260 m2/g respektiv geschat.UNCO huet déi héchste BET Uewerfläch (45.303 m2 g-1) an de gréisste Pore Volumen (0.2849 cm3 g-1), an der Pore Gréisst Verdeelung schmuel.D'BET Resultater fir d'NCO Nanomaterialien ginn an der Tabell 1 gewisen. D'N2 Adsorptioun-Desorptiounskurven ware ganz ähnlech wéi Typ IV isothermesch Hysteresis Schleifen, wat beweist datt all Proben eng mesoporös Struktur haten48.Mesoporous UNCOs mat der héchster Uewerfläch an héchste Pore Volumen ginn erwaart vill aktiv Siten fir Redox Reaktiounen ze bidden, wat zu enger verbesserter elektrochemescher Leeschtung féiert.
BET Resultater fir (a) UNCO, (b) PNCO, (c) TNCO, an (d) FNCO.Den Inset weist déi entspriechend Pore Gréisst Verdeelung.
Déi elektrochemesch Redoxreaktiounen vun NCO Nanomaterialien mat verschiddene Morphologien fir Glukoserkennung goufen mat CV Miessunge bewäert.Op Fig.5 weist CV Kéiren vun NCO Nanomaterialien an 0,1 M NaOH alkaleschen Elektrolyt mat an ouni 5 mM Glukos bei enger Scanrate vu 50 mVs-1.An der Verontreiung vu Glukos, goufen Redox-Peaks bei 0,50 an 0,35 V observéiert, entspriechend der Oxidatioun verbonne mat M-O (M: Ni2+, Co2+) a M*-O-OH (M*: Ni3+, Co3+).benotzt den OH Anion.No der Zousatz vun 5 mM Glukos ass d'Redoxreaktioun op der Uewerfläch vun den NCO Nanomaterialien wesentlech eropgaang, wat kann duerch d'Oxidatioun vu Glukos op Gluconolacton sinn.Figur S10 weist de Peak Redox Stréimunge bei Scan Tariffer vun 5-100 mV s-1 an 0,1 M NaOH Léisung.Et ass kloer datt de Peak-Redox-Stroum eropgeet mat der Erhéijung vum Scan-Taux, wat beweist datt NCO Nanomaterialien ähnlech Diffusiounskontrolléiert elektrochemescht Verhalen50,51 hunn.Wéi an der Figur S11 gewisen, gëtt d'elektrochemesch Uewerfläch (ECSA) vun UNCO, PNCO, TNCO a FNCO op 2,15, 1,47, 1,2 an 1,03 cm2 respektiv geschat.Dëst hindeit datt UNCO nëtzlech ass fir den elektrokatalytesche Prozess, wat d'Detektioun vu Glukos erliichtert.
CV Kéiren vun (a) UNCO, (b) PNCO, (c) TNCO, an (d) FNCO Elektroden ouni Glukos an ergänzt mat 5 mM Glukos bei engem Scan Taux vun 50 mVs-1.
D'elektrochemesch Leeschtung vun NCO Nanomaterialien fir Glukoserkennung gouf ënnersicht an d'Resultater ginn an der Fig. 6 gewisen. V mat engem Intervall vun 60 s.Wéi an der Fig.6a-d, NCO Nanomaterialien weisen verschidde Sensibilitéiten rangéiert vun 84,72 bis 116,33 µA mM-1 cm-2 mat héije Korrelatiounskoeffizienten (R2) vun 0,99 bis 0,993.D'Kalibrierungskurve tëscht der Glukosekonzentratioun an der aktueller Reaktioun vun NCO Nanomaterialien gëtt a Fig.S12.Déi berechent Detektiounsgrenze (LOD) vun NCO Nanomaterialien waren am Beräich vun 0,0623-0,0783 µM.Laut de Resultater vum CA Test huet UNCO déi héchste Sensibilitéit (116,33 μA mM-1 cm-2) an enger breeder Detektiounsberäich gewisen.Dëst kann erkläert ginn duerch seng eenzegaarteg Mier-ähnlech Morphologie, besteet aus enger mesoporöser Struktur mat enger grousser spezifescher Uewerfläch, déi méi vill aktiv Siten fir Glukosaarten ubitt.D'elektrochemesch Leeschtung vun den NCO Nanomaterialien, déi an der Tabell S1 presentéiert goufen, bestätegt déi exzellent elektrochemesch Glukoserkennungsleistung vun den NCO Nanomaterialien, déi an dëser Etude virbereet sinn.
CA Äntwerte vun UNCO (a), PNCO (b), TNCO (c), an FNCO (d) Elektroden mat Glukos dobäi zu 0,1 M NaOH Léisung op 0,50 V. D'Insets weisen Eechung Kéiren vun aktuell Äntwerte vun NCO Nanomaterialien: (e ) KA Äntwerte vun UNCO, (f) PNCO, (g) TNCO, an (h) FNCO mat stepwise Zousatz vun 1 mM Glukos an 0,1 mM interferéierend Substanzen (LA, DA, AA, an UA).
D'Anti-Interferenzfäegkeet vun der Glukoserkennung ass e weidere wichtege Faktor bei der selektiver a sensibeler Detektioun vu Glukos duerch interferéierend Verbindungen.Op Fig.6e–h weisen d'Anti-Interferenzfäegkeet vun NCO Nanomaterialien an 0,1 M NaOH Léisung.Gemeinsam interferéierend Moleküle wéi LA, DA, AA an UA ginn ausgewielt an an den Elektrolyt bäigefüügt.Déi aktuell Äntwert vun NCO Nanomaterialien op Glukos ass evident.Wéi och ëmmer, déi aktuell Äntwert op UA, DA, AA a LA huet net geännert, wat heescht datt d'NCO Nanomaterialien exzellent Selektivitéit fir Glukoserkennung hunn onofhängeg vun hiren morphologeschen Differenzen.Figure S13 weist d'Stabilitéit vun NCO Nanomaterialien iwwerpréift vun der CA Äntwert an 0,1 M NaOH, wou 1 mM Glukos fir eng laang Zäit (80.000 s) an den Elektrolyt bäigefüügt gouf.Déi aktuell Äntwerte vun UNCO, PNCO, TNCO, an FNCO waren 98,6%, 97,5%, 98,4%, respektiv 96,8% vun der initialer Stroum mat der Zousatz vun engem zousätzleche 1 mM Glukos no 80.000 Sekonnen.All NCO Nanomaterialien weisen stabil Redoxreaktiounen mat Glukosarten iwwer eng laang Zäit.Besonnesch huet d'UNCO Stroumsignal net nëmmen 97,1% vu sengem initialen Stroum behalen, awer och seng Morphologie a chemesch Bindungseigenschaften behalen no engem 7-Deeg Ëmwelt- laangfristeg Stabilitéitstest (Figuren S14 a S15a).Zousätzlech, goufen d'reproducibility an reproducibility vun UNCO getest wéi am Lalumi S15b gewisen, c.Déi berechent Relativ Standarddeviatioun (RSD) vu Reproduzibilitéit a Widderhuelbarkeet war 2,42% respektiv 2,14%, respektiv, wat potenziell Uwendungen als en industrielle Grad Glukosesensor bezeechent.Dëst weist op déi exzellent strukturell a chemesch Stabilitéit vun UNCO ënner oxidéierende Bedéngungen fir Glukoserkennung.
Et ass kloer datt d'elektrochemesch Leeschtung vun NCO Nanomaterialien fir Glukoserkennung haaptsächlech mat de strukturelle Virdeeler vun der initialer Phase vun der hydrothermescher Method mat Zousatzstoffer virbereet ass (Fig. S16).Déi héich Uewerfläch UNCO huet méi elektroaktiv Siten wéi aner Nanostrukturen, wat hëlleft d'Redoxreaktioun tëscht den aktive Materialien an de Glukosepartikelen ze verbesseren.Déi mesoporös Struktur vun UNCO kann einfach méi Ni a Co Siten un den Elektrolyt aussetzen fir Glukos z'entdecken, wat zu enger séierer elektrochemescher Äntwert resultéiert.Eendimensional Nanowires an UNCO kënnen d'Diffusiounsquote weider erhéijen andeems se méi kuerz Transportweeër fir Ionen an Elektronen ubidden.Wéinst den eenzegaartege strukturelle Funktiounen uewe genannten, ass d'elektrochemesch Leeschtung vun UNCO fir Glukoserkennung besser wéi déi vun PNCO, TNCO, an FNCO.Dëst weist datt déi eenzegaarteg UNCO Morphologie mat der héchster Uewerfläch an der Poregréisst eng exzellent elektrochemesch Leeschtung fir Glukoserkennung ubidden kann.
Den Effekt vun enger spezifescher Uewerfläch op d'elektrochemesch Charakteristike vun NCO Nanomaterialien gouf studéiert.NCO Nanomaterialien mat verschiddene spezifesche Fläche goufen duerch eng einfach hydrothermesch Method a verschidde Additive kritt.Verschidde Additive wärend der Synthese ginn a verschidde chemesch Reaktiounen a bilden verschidden initial Phasen.Dëst huet zu der Selbstversammlung vu verschiddenen Nanostrukturen mat Morphologien ähnlech wéi den Igel, Piniennadel, Tremella a Blummen gefouert.Déi spéider Post-Heizung féiert zu engem ähnlechen chemeschen Zoustand vun de kristallinen NCO Nanomaterialien mat enger Spinelstruktur wärend hir eenzegaarteg Morphologie behalen.Ofhängeg vun der Uewerfläch vun der ënnerschiddlecher Morphologie, ass d'elektrochemesch Leeschtung vun NCO Nanomaterialien fir Glukoserkennung staark verbessert ginn.Besonnesch ass d'Glukoseempfindlechkeet vun NCO Nanomaterialien mat Mierercher Morphologie op 116,33 µA mM-1 cm-2 eropgaang mat engem héije Korrelatiounskoeffizient (R2) vun 0,99 am linearem Beräich vun 0,01-6 mM.Dës Aarbecht kann eng wëssenschaftlech Basis fir morphologesch Ingenieur ubidden fir spezifesch Uewerflächen unzepassen an d'elektrochemesch Leeschtung vun net-enzymatesche Biosensorapplikatiounen weider ze verbesseren.
Ni(NO3)26H2O, Co(NO3)26H2O, Harnstoff, Hexamethylentetramin (HMT), Ammoniumfluorid (NH4F), Natriumhydroxid (NaOH), d-(+)-Glukose, Milchsäure (LA), Dopaminhydrochlorid ( DA), L-Ascorbinsäure (AA) an Harnsäure (UA) goufen vum Sigma-Aldrich kaaft.All benotzt reagents waren vun analytesch Schouljoer a goufen ouni weider Offäll benotzt.
NiCo2O4 gouf synthetiséiert duerch eng einfach hydrothermesch Method gefollegt vun der Hëtztbehandlung.Kuerz gesot: 1 mmol Néckelnitrat (Ni(NO3)2∙6H2O) an 2 mmol Kobaltnitrat (Co(NO3)2∙6H2O) goufen an 30 ml destilléiert Waasser opgeléist.Fir d'Morphologie vun NiCo2O4 ze kontrolléieren, goufen Zousatzstoffer wéi Harnstoff, Ammoniumfluorid an Hexamethylentetramin (HMT) selektiv zu der uewe genannter Léisung bäigefüügt.D'ganz Mëschung gouf duerno an e 50 ml Teflon-gezeechent Autoklav transferéiert an eng hydrothermesch Reaktioun an engem Konvektiounsofen bei 120 ° C fir 6 Stonnen ënnerworf.No der natierlecher Ofkillung op Raumtemperatur gouf de resultéierende Nidderschlag centrifugéiert an e puer Mol mat destilléiertem Waasser an Ethanol gewascht, an dann iwwer Nuecht bei 60 ° C gedréchent.Duerno goufen frësch preparéiert Proben bei 400 ° C fir 4 Stonnen an der Atmosphär calcinéiert.D'Detailer vun den Experimenter sinn an der Supplementary Information Table S2 opgezielt.
Röntgendiffraktiounsanalyse (XRD, X'Pert-Pro MPD; PANalytical) gouf mat Cu-Kα Stralung (λ = 0,15418 nm) bei 40 kV an 30 mA gemaach fir d'strukturell Eegeschafte vun all NCO Nanomaterial ze studéieren.Diffraktiounsmuster goufen am Beräich vun de Winkelen 2θ 10-80 ° mat engem Schrëtt vun 0,05 ° opgeholl.Surface Morphology a microstructure sech mat Feld Emissioun Scannen Elektronen microscopy (FESEM; Nova SEM 200, FEI) a Scannen Transmissioun Elektronen microscopy (STEM; TALOS F200X, FEI) mat Energie dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) iwwerpréift.D'Valence Staaten vun der Uewerfläch sech duerch X-Ray photoelectron Spectroscopy (XPS; PHI 5000 Versa Probe II, ULVAC PHI) mat Al Kα Stralung analyséiert (hν = 1486,6 eV).D'Verbindungsenergie goufen kalibréiert mat der C 1 s Peak bei 284,6 eV als Referenz.No der Virbereedung vun de Proben op KBr Partikelen, goufen Fourier Transform Infrarout (FT-IR) Spektre am Wellennummerberäich 1500-400 cm-1 op engem Jasco-FTIR-6300 Spektrometer opgeholl.Raman Spektre goufen och mat engem Raman Spektrometer (Horiba Co., Japan) mat engem He-Ne Laser (632,8 nm) als Excitatiounsquell kritt.Brunauer-Emmett-Teller (BET; BELSORP mini II, MicrotracBEL, Corp.) huet den BELSORP mini II Analyser (MicrotracBEL Corp.) benotzt fir N2-Adsorptions-Desorptions-Isothermen fir niddereg Temperaturen ze moossen fir spezifesch Uewerflächenfläch a Poregréisstverdeelung ze schätzen.
All elektrochemesch Miessunge, wéi zyklesch Voltammetrie (CV) a Chronoampometrie (CA), goufen op engem PGSTAT302N Potentiostat (Metrohm-Autolab) bei Raumtemperatur mat engem Dräi-Elektrode-System an 0,1 M NaOH wässerlech Léisung gemaach.Eng Aarbechtselektrode baséiert op enger glaslecher Kueleelektrode (GC), eng Ag / AgCl Elektrode, an eng Platinplack goufen als Aarbechtselektrode, Referenzelektrode a Konterelektrode respektiv benotzt.CVs goufen tëscht 0 an 0,6 V op verschiddene Scan Tariffer vun 5-100 mV s-1 opgeholl.Fir ECSA ze moossen, gouf CV am Beräich vun 0,1-0,2 V bei verschiddene Scanraten (5-100 mV s-1) gesuergt.Kaaft d'CA-Reaktioun vun der Probe fir Glukos bei 0,5 V mat Rühren.Fir Sensibilitéit a Selektivitéit ze moossen, benotzt 0,01-6 mM Glukos, 0,1 mM LA, DA, AA, an UA an 0,1 M NaOH.D'Reproduzibilitéit vun UNCO gouf getest mat dräi verschiddenen Elektroden ergänzt mat 5 mM Glukos ënner optimal Bedéngungen.D'Wiederholbarkeet gouf och gepréift andeems dräi Miessunge mat enger UNCO Elektrode bannent 6 Stonnen gemaach goufen.
All Daten generéiert oder analyséiert an dëser Etude sinn an dësem publizéiert Artikel abegraff (a seng zousätzlech Informatiounsdatei).
Mergenthaler, P., Lindauer, U., Dienel, GA, & Meisel, A. Sugar for the Brain: The Roll of Glucose in physiological and pathological brain function. Mergenthaler, P., Lindauer, U., Dienel, GA, & Meisel, A. Sugar for the Brain: The Roll of Glucose in physiological and pathological brain function.Mergenthaler, P., Lindauer, W., Dinel, GA, and Meisel, A. Sugar for the brain: the role of glucose in physiological and pathological brain function.Mergenthaler P., Lindauer W., Dinel GA, Meisel A.Trends an der Neurologie.36, 587-597 (2013).
Gerich, JE, Meyer, C., Woerle, HJ, & Stumvoll, M. Renal gluconeogenesis: Its important in human glucose homeostasis. Gerich, JE, Meyer, C., Woerle, HJ, & Stumvoll, M. Renal gluconeogenesis: Its important in human glucose homeostasis.Gerich, JE, Meyer, K., Wörle, HJ, and Stamwall, M. Gerich, JE, Meyer, C., Woerle, HJ, & Stumvoll, M. Gerich, JE, Meyer, C., Woerle, HJ, & Stumvoll, M.Gerich JE, Meyer K, Wörle HJ, Stamwall M.Diabetes Care 24, 382-391 (2001).
Kharroubi AT, Darwish HM Diabetes mellitus: D'Epidemie vum Joerhonnert. Kharroubi AT, Darwish HM Diabetes mellitus: D'Epidemie vum Joerhonnert.Harroubi AT, Darvish HM Diabetes mellitus: d'Epidemie vum Joerhonnert.Harrubi AT an Darvish HM Diabetis: d'Epidemie vun dësem Joerhonnert.Welt J. Diabetis.6, 850 (2015).
Brad, KM et al.Prävalenz vun Diabetis mellitus bei Erwuessener no Typ vun Diabetis - USA.bandit.Mortal Wochemaart 67, 359 (2018).
Jensen, MH et al.Professionell kontinuéierlech Glukosemonitorung am Typ 1 Diabetis: Retrospektiv Detektioun vun Hypoglykämie.J. D'Wëssenschaft vun Diabetis.Technologie.7, 135–143 (2013).
Witkowska Nery, E., Kundys, M., Jeleń, PS, & Jönsson-Niedziółka, M. Witkowska Nery, E., Kundys, M., Jeleń, PS, & Jönsson-Niedziółka, M.Witkowska Neri, E., Kundis, M., Eleni, PS an Jonsson-Nedzulka, M. Elektrochemesch Bestëmmung vu Glukosniveauen: Ginn et nach ëmmer Méiglechkeete fir Verbesserung? Witkowska Nery E., Kundys M., Jeleń PS, Jönsson-Niedziółka M. 电化学葡萄糖传感：还有改进的余地吗？ Witkowska Nery, E., Kundys, M., Jeleń, PS & Jönsson-Niedziółka, M. 电视化Witkowska Neri, E., Kundis, M., Eleni, PS an Jonsson-Nedzulka, M. Elektrochemesch Bestëmmung vu Glukosniveauen: Ginn et Méiglechkeete fir Verbesserung?anus Chemesch.11271–11282 (2016).
Jernelv, IL et al.Iwwerpréiwung vun opteschen Methoden fir kontinuéierlech Glukosemonitoring.Spektrum uwenden.54, 543–572 (2019).
Park, S., Boo, H. & Chung, TD. Elektrochemesch net-enzymatesch Glukosesensoren. Park, S., Boo, H. & Chung, TD. Elektrochemesch net-enzymatesch Glukosesensoren.Park S., Bu H. and Chang TD. Elektrochemesch net-enzymatesch Glukosesensoren.Park S., Bu H. and Chang TD. Elektrochemesch net-enzymatesch Glukosesensoren.anus.Chim.Magazin.556, 46–57 (2006).
Harris, JM, Reyes, C. & Lopez, GP Gemeinsam Ursaachen vun der Glukoseoxidase Instabilitéit an der In vivo Biosensing: eng kuerz Iwwerpréiwung. Harris, JM, Reyes, C. & Lopez, GP Gemeinsam Ursaachen vun der Glukoseoxidase Instabilitéit an der In vivo Biosensing: eng kuerz Iwwerpréiwung.Harris JM, Reyes S., a Lopez GP Gemeinsam Ursaachen vun der Glukoseoxidase Instabilitéit am In vivo Biosensor Assay: eng kuerz Iwwerpréiwung. Harris, JM, Reyes, C. & Lopez, GP. Harris JM, Reyes C, Lopez GPHarris JM, Reyes S., a Lopez GP Gemeinsam Ursaachen vun der Glukoseoxidase Instabilitéit am In vivo Biosensor Assay: eng kuerz Iwwerpréiwung.J. D'Wëssenschaft vun Diabetis.Technologie.7, 1030–1038 (2013).
Diouf, A., Bouchikhi, B. & El Bari, N. En net-enzymateschen elektrochemesche Glukosesensor baséiert op molekulare geprägte Polymer a seng Uwendung bei der Messung vu Spaut Glukos. Diouf, A., Bouchikhi, B. & El Bari, N. En net-enzymateschen elektrochemesche Glukosesensor baséiert op molekulare geprägte Polymer a seng Uwendung bei der Messung vu Spaut Glukos.Diouf A., Bouchihi B. an El Bari N. Net-enzymateschen elektrochemesche Glukosesensor baséiert op engem molekulare gedréckte Polymer a seng Uwendung fir d'Messung vum Glukosniveau am Spaut. Diouf, A., Bouchikhi, B. & El Bari, N. Diouf, A., Bouchikhi, B. & El Bari, N. Net-Enzym elektrochemesche Glukosesensor baséiert op molekulare Imprinting Polymer a seng Uwendung bei der Messung vu Salivary Glukose.Diouf A., Bouchihi B. an El Bari N. Net-enzymatesch elektrochemesch Glukosesensoren baséiert op molekulare geprägte Polymeren an hir Uwendung fir d'Messung vum Glukosniveau am Spaut.alma mater Wëssenschaftsprojet S. 98, 1196-1209 (2019).
Zhang, Yu et al.Sensibel a selektiv net-enzymatesch Glukoserkennung baséiert op CuO Nanowires.Sens. Actuators B Chem., 191, 86-93 (2014).
Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL. Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL. Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Неферментативные датчики глюкозы, модифицированные нанооксидом никеля, с повышенной чувствительностью благодаря стратегии электрохимического процесса при высоком потенциале. Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL. Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL. Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Nano-Oxid Nickel Modifikatioun Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Nano-NiO модифицированный неферментативный датчик глюкозы с повышенной чувствительностью благодаря высокопотенциальной стратегии электрохимического процесса. Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Nano-NiO modifizéierten net-enzymatesche Glukosesensor mat verstäerkter Sensibilitéit duerch héichpotenziell elektrochemesch Prozessstrategie.biologesche Sensor.bioelektronik.26, 2948–2952 (2011).
Shamsipur, M., Najafi, M. & Hosseini, MRM Héich verbessert Elektrooxidatioun vu Glukos bei engem Nickel (II) Oxid / Multi-walled Kuelestoff Nanotube modifizéiert glaseg Kuelestoffelektrode. Shamsipur, M., Najafi, M. & Hosseini, MRM Héich verbessert Elektrooxidatioun vu Glukos bei engem Nickel (II) Oxid / Multi-walled Kuelestoff Nanotube modifizéiert glaseg Kuelestoffelektrode.Shamsipur, M., Najafi, M. an Hosseini, MRM Héich verbessert Elektrooxidatioun vu Glukos op enger glaslecher Kueleelektrode geännert mat Nickel(II)oxid / Multi-walled Kuelestoff Nanotubes.Shamsipoor, M., Najafi, M., an Hosseini, MRM Héich verbessert Elektrooxidatioun vu Glukos op glasleche Kueleelektroden modifizéiert mat Nickel (II) Oxid / Multilayer Kuelestoff Nanotubes.Bioelectrochemistry 77, 120-124 (2010).
Veeramani, V. et al.En Nanokomposit vu poröse Kuelestoff an Nickeloxid mat engem héijen Inhalt vun Heteroatomen als Enzymfräi Héichempfindlechkeetssensor fir Glukoserkennung.Sens. Aktuatoren B Chem.221, 1384–1390 (2015).
Marco, JF et al.Charakteriséierung vum Nickelkobaltat NiCo2O4 kritt duerch verschidde Methoden: XRD, XANES, EXAFS an XPS.J. Feststoff Chimie.153, 74–81 (2000).
Zhang, J., Sun, Y., Li, X. & Xu, J. Fabrikatioun vun NiCo2O4 Nanobelt duerch eng chemesch Co-Nidderschlagsmethod fir net-enzymatesch Glukose-elektrochemesch Sensorapplikatioun. Zhang, J., Sun, Y., Li, X. & Xu, J. Fabrikatioun vun NiCo2O4 Nanobelt duerch eng chemesch Co-Nidderschlagsmethod fir net-enzymatesch Glukose-elektrochemesch Sensorapplikatioun. Zhang, J., Sun, Y., Li, X. & Xu, J. Zhang, J., Sonn, Y., Li, X. & Xu, J. Fabrikatioun vun NiCo2O4 Nanobelt duerch chemesch Oflagerungsmethod fir net-enzymatesch elektrochemesch Glukosesensorapplikatioun. Zhang, J., Sun, Y., Li, X., & Xu, J. Zhang, J., Sun, Y., Li, X. & Xu, J. Duerch Chemie 共沉激法光容NiCo2O4 nano如这些非话能生能糖系统电影电彆影电彆影电彆Zhang, J., Sonn, Y., Li, X. an Xu, J. Virbereedung vun NiCo2O4 Nanoribbons duerch chemesch Ausfällungsmethod fir Uwendung vun net-enzymateschen elektrochemesche Sensor vu Glukos.J. Gelenker vun Alliagen.831, 154796 (2020).
Saraf, M., Natarajan, K. & Mobin, SM Multifunktionnelle poröse NiCo2O4 Nanorods: Sensitiv enzymlos Glukoserkennung an Supercapacitor Eegeschafte mat Impedanzspektroskopesch Ermëttlungen. Saraf, M., Natarajan, K. & Mobin, SM Multifunktionnelle poröse NiCo2O4 Nanorods: Sensitiv enzymlos Glukoserkennung an Supercapacitor Eegeschafte mat Impedanzspektroskopesch Ermëttlungen. Saraf, M., Natarajan, K., & Mobin, SMMultifunktionell porös NiCo2O4 Nanorods: sensibel enzymlos Glukoserkennung a Superkondensatoreigenschaften mat Impedanzspektroskopesche Studien.Saraf M, Natarajan K, and Mobin SM Multifunktionnelle poröse NiCo2O4 Nanoroden: sensibel enzymlos Glukoserkennung a Charakteriséierung vu Superkondensatoren duerch Impedanzspektroskopie.New J. Chem.41, 9299-9313 (2017).
Zhao, H., Zhang, Z., Zhou, C. & Zhang, H. Tuning der Morphologie a Gréisst vun NiMoO4 Nanosheets verankert op NiCo2O4 Nanowires: déi optimiséiert Kär-Shell Hybrid fir héich Energie Dicht asymmetric supercapacitors. Zhao, H., Zhang, Z., Zhou, C. & Zhang, H. Tuning der Morphologie a Gréisst vun NiMoO4 Nanosheets verankert op NiCo2O4 Nanowires: déi optimiséiert Kär-Shell Hybrid fir héich Energie Dicht asymmetric supercapacitors.Zhao, H., Zhang, Z., Zhou, K. an Zhang, H. Tuning der Morphologie a Gréisst vun NiMoO4 Nanosheets verankert op NiCo2O4 Nanowires: optimiséiert Hybrid Kär-Shell fir asymmetric supercapacitors mat héich Energie Dicht. Zhao, H., Zhang, Z., Zhou, C. & Zhang, H. 调整固定在NiCo2O4 纳米线上的NiMoO4 纳米片的形态和尺寸：用于高能量密度不对称超级电容器的优化核-壳混合zu. Zhao, H., Zhang, Z., Zhou, C. & Zhang, H. Tuning der Morphologie a Gréisst vun NiMoO4 Nanosheets immobiliséiert op NiCo2O4 Nanowires: Optimisatioun vun Kär-Shell Hybriden fir héich Energie Dicht asymmetric supercapacitors Kierper.Zhao, H., Zhang, Z., Zhou, K. an Zhang, H. Tuning der Morphologie an Gréisst vun NiMoO4 Nanosheets immobiliséiert op NiCo2O4 Nanowires: eng optimiséiert Kär-Shell Hybrid fir de Kierper vun asymmetric supercapacitors mat héich Energie Dicht.Gëlle fir surfen.541, 148458 (2021).
Zhuang Z et al.Net-enzymatesche Glukosesensor mat verstäerkter Empfindlechkeet baséiert op Kupferelektroden, déi mat CuO Nanowires geännert goufen.Analyst.133, 126–132 (2008).
Kim, JY et al.Surface Tuning vun ZnO Nanorods fir d'Performance vu Glukosesensoren ze verbesseren.Sens. Actuators B Chem., 192, 216-220 (2014).
Ding, Y., Wang, Y., Su, L., Zhang, H. & Lei, Y. Virbereedung a Charakteriséierung vun NiO–Ag Nanofaser, NiO Nanofaser a porös Ag: Richtung Entwécklung vun engem héich sensiblen a selektiven Net -enzymatesche Glukosesensor. Ding, Y., Wang, Y., Su, L., Zhang, H. & Lei, Y. Virbereedung a Charakteriséierung vun NiO–Ag Nanofaser, NiO Nanofaser a porös Ag: Richtung Entwécklung vun engem héich sensiblen a selektiven Net -enzymatesche Glukosesensor.Ding, Yu, Wang, Yu, Su, L, Zhang, H, and Lei, Yu.Virbereedung a Charakteriséierung vun NiO-Ag Nanofiberen, NiO Nanofaser a porösen Ag: Zu der Entwécklung vun engem héich sensiblen a selektiv-enzymatesche Glukosesensor. Ding, Y., Wang, Y., Su, L., Zhang, H. & Lei, Y. NiO-Ag促葡萄糖传感器. Ding Y, Wang Y, Su L, Zhang H, Lei Y, NiO-Ag 促葡萄糖传感器.Ding, Yu, Wang, Yu, Su, L, Zhang, H, and Lei, Yu.Virbereedung a Charakteriséierung vun NiO-Ag Nanofaser, NiO Nanofaser a poröse Sëlwer: Richtung engem héich sensiblen a selektiven net-enzymatesche Glukosestimuléierende Sensor.J. Alma mater.Chemesch.20, 9918-9926 (2010).
Cheng, X. et al.Bestëmmung vu Kuelenhydrater duerch Kapillärzon Elektrophorese mat amperometrescher Detektioun op enger Kuelepasteelektrode modifizéiert mat Nano-Nickeloxid.Liewensmëttel Chimie.106, 830-835 (2008).
Casella, IG Elektrodepositioun vu Kobaltoxid Dënn Filmer aus Karbonatléisungen déi Co(II)-Tartratkomplexe enthalen.J. Elektroanal.Chemesch.520, 119–125 (2002).
Ding, Y. et al.Electrospun Co3O4 Nanofaser fir sensibel a selektiv Glukoserkennung.biologesche Sensor.bioelektronik.26, 542–548 (2010).
Fallatah, A., Almomtan, M. & Padalkar, S. Ceriumoxid-baséiert Glukose-Biosensoren: Afloss vun der Morphologie an dem ënnerierdesche Substrat op Biosensorleistung. Fallatah, A., Almomtan, M. & Padalkar, S. Ceriumoxid-baséiert Glukose-Biosensoren: Afloss vun der Morphologie an dem ënnerierdesche Substrat op Biosensorleistung.Fallata, A., Almomtan, M. a Padalkar, S. Ceriumoxid-baséiert Glukosebiosensoren: Effekter vun der Morphologie a grousse Substrat op Biosensorleistung.Fallata A, Almomtan M, and Padalkar S. Cerium-baséiert Glukosebiosensoren: Effekter vun der Morphologie a Kärmatrix op Biosensorleistung.ACS gëtt ënnerstëtzt.Chemesch.Projet.7, 8083–8089 (2019).