Fe0/Fe3C-assisted Fe3O4 redox sites as robust peroxidase mimics for colorimetric detection of H2O2

化学 显色的 氧化还原 过氧化物酶 基质(水族馆) 吸附 氢氧化物 动力学 检出限 生物相容性 组合化学 无机化学 色谱法 有机化学 地质学 物理 海洋学 量子力学
作者
Anteneh F. Baye,Huong Thi Nguyen,Hern Kim
出处
期刊:Sensors and Actuators B-chemical [Elsevier BV]
卷期号:377: 133097-133097 被引量:30
标识
DOI:10.1016/j.snb.2022.133097
摘要

Fe-based nanozymes have been shown promising peroxidase-mimicking activity and are used as colorimetric H2O2 sensing platforms. However, the redox cycle of Fe2+/Fe3+ in the Fe-H2O2 system to generate •OH that is needed to oxidize chromogenic substrate (3, 3′, 5, 5′-tetramethylbenzidine, TMB) is restricted due to a slower reaction rate of Fe3+ with H2O2 which leads to insensitive colorimetric detection of H2O2. In this study, Fe3O4-Fe0/Fe3C nanozyme was processed with a peculiar peroxidase-mimicking activity from a carbothermal reduction of ZnFe-double-layer hydroxide and glucose-derived carbon under a nitrogen environment. The nanozyme Fe3O4-Fe0/Fe3C was engineered upon thermal treatment and its peroxidase-mimicking activity was studied in detail. The Fe3O4-Fe0/Fe3C nanozyme exhibits excellent peroxidase activity with regard to the activation of H2O2 and oxidation of TMB due to the synergy of Fe3O4 and Fe0/Fe3C interface. A Fe0/Fe3C improves Fe2+/Fe3+ redox chemistry, and electron transfer kinetics to generate sufficient •OH while strong Lewis acid property of Fe3+ enhances adsorption of TMB. This synergy leads Fe3O4-Fe0/Fe3C nanozyme for highly selective and supersensitive sensing of H2O2 with a low limit of detection (67.1 pM). Furthermore, the proposed colorimetric sensor was impressively used for the real-time detection of H2O2 in milk and HepG2 living cells with excellent biocompatibility.
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