Ni-based metal-organic framework sensor material for urea detection: Mechanistic insights and performance

尿素 催化作用 化学 尿素酶 无机化学 电化学 尿酸 选择性 氧化还原 电极 有机化学 生物化学 物理化学
作者
Maria Rita Ortega-Vega,Yutong Luo,Matthias Werheid,Inez M. Weidinger,Irena Senkovska,Julia Grothe,Stefan Kaskel
出处
期刊:Electrochimica Acta [Elsevier]
卷期号:477: 143748-143748 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.electacta.2023.143748
摘要

A mechanistic study of the metal-organic framework nickel-hexahydroxytriphenylene [Ni3(HHTP)2]n as an active catalyst material for electrochemical urea sensing is reported, together with the evaluation of its performance. Urea sensing is a crucial technology for the life quality of people facing kidney disease. Through the quantification of urea in saliva, the monitoring of the progress of kidney disease could be enabled. [Ni3(HHTP)2]n can detect urea via urea electro-oxidation reaction. The urea electro-oxidation on [Ni3(HHTP)2]n follows an EC' mechanism. [Ni3(HHTP)2]n is electrochemically transformed into Ni(OH)2, the catalytic intermediate of Ni in alkaline electrolyte, and the reduction step of Ni3+ to Ni2+ limited by the urea electro-oxidation reaction. The transformation leads to a disintegration of the metal-organic framework due to oxygen evolution. As urea inhibits oxygen evolution, the degradation is also inhibited. Our results demonstrated a competitive sensor when compared to the benchmarking, with a sensitivity of 1.797 mA/cm2∙mM Urea, the limit of detection of 3.5 µM, linear range between 0.01 mM and 1 mM with a correlation coefficient of 0.991 and selectivity towards Na+, K+, Cl−, creatinine, uric acid, and low concentrations of glucose.
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