Single‐Atomic Iron Doped Carbon Dots with Both Photoluminescence and Oxidase‐Like Activity

光致发光 材料科学 荧光 催化作用 纳米技术 兴奋剂 碳纤维 离子 光化学 化学 光电子学 有机化学 量子力学 复合数 物理 复合材料
作者
Xin Li,Shichao Ding,Zhaoyuan Lyu,Peter Tieu,Maoyu Wang,Zhenxing Feng,Xiaoqing Pan,Yang Zhou,Xiangheng Niu,Dan Du,Wenlei Zhu,Yuehe Lin
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:18 (37) 被引量:72
标识
DOI:10.1002/smll.202203001
摘要

Abstract Multifunctional nanozymes can benefit biochemical analysis via expanding sensing modes and enhancing analytical performance, but designing multifunctional nanozymes to realize the desired sensing of targets is challenging. In this work, single‐atomic iron doped carbon dots (SA Fe‐CDs) are designed and synthesized via a facile in situ pyrolysis process. The small‐sized CDs not only maintain their tunable fluorescence, but also serve as a support for loading dispersed active sites. Monoatomic Fe offers SA Fe‐CDs exceptional oxidase‐mimetic activity to catalyze 3,3′,5,5′‐tetramethylbenzidine (TMB) oxidation with fast response ( V max = 10.4 nM s ‐1 ) and strong affinity ( K m = 168 µM). Meanwhile, their photoluminescence is quenched by the oxidation product of TMB due to inner filter effect. Phosphate ions (Pi) can suppress the oxidase‐mimicking activity and restore the photoluminescence of SA Fe‐CDs by interacting with Fe active sites. Based on this principle, a dual‐mode colorimetric and fluorescence assay of Pi with high sensitivity, selectivity, and rapid response is established. This work paves a path to develop multifunctional enzyme‐like catalysts, and offers a simple but efficient dual‐mode method for phosphate monitoring, which will inspire the exploration of multi‐mode sensing strategies based on nanozyme catalysis.
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