由于超高的比表面、优异的电子传导特性和表面富集效应，不同结构和类型的碳材料被广泛应用于电化学传感领域。沸石咪唑类金属有机框架化合物（ZIFs）作为一种理想的多孔碳材料前驱体，其衍生的碳材料近年来也被应用于电化学传感领域。然而，其衍生碳材料单一的氮杂原子类型（N）和微孔结构（<2 nm）极大地限制了其传感性能和应用。如果能以ZIFs为前驱体，构建一种具有高比表面、异质多孔结构、丰富异质原子类型的碳材料，理论上能够显著提高其电化学传感性能。
湖北大学材料科学与工程学院吴灿副教授课题组和合作者针对这一问题，以常见的金属有机框架化合物ZIF-8为前驱体，富含磷原子的有机植酸为刻蚀试剂，首先获得了一种具有核壳结构的ZIF-8中间体，该核壳结构中间体由ZIF-8核和植酸锌壳组成。将获得的ZIF-8核壳中间体在氮气氛围中高温煅烧，最终获得了一种新型的异质原子掺杂的核壳型异质多孔碳，其核结构为氮掺杂多孔碳框架（N-CF），壳结构为氮、磷共掺杂的多孔碳框架（N，P-CF）。相比于单一ZIF-8衍生的N掺杂微孔碳（N-CF），获得的核壳型异质多孔碳（N-CF@N,P-CF）表现出独特的微孔-介孔结构，其比表面积也得到显著提高。通过改变植酸用量，可以有效调控ZIF-8衍生碳材料的孔结构组成、异质杂原子含量、比表面大小和电化学传感特性。与此同时，发现获得的N-CF@N,P-CF对环境酚类污染物（对苯二酚，邻苯二酚）、活性药物分子（对乙酰氨基酚）和生物小分子（多巴胺、尿酸）的电化学氧化表现出显著增强的电化学活性。最后，基于所获得的高活性敏感界面，成功构建了用于对苯二酚，邻苯二酚、对乙酰氨基酚、多巴胺和尿酸高灵敏检测的电化学传感平台，检出限分别达到了15.4 nM, 18.8 nM, 16.2 nM, 22.2 nM 和 24.5 nM，相关结果发表在Carbon 183 (2021) 291-300, DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.07.017，论文第一作者为湖北大学材料科学与工程学院硕士研究生赵国倩。
原文刊载于【InfoMat】公众号
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