利用金沉积的氧化钴纳米结构电化学检测一氧化氮

一氧化氮(NO)是一种有毒、无色、不易燃、有刺激性气味的氧化性气体。

在环境空气中，氮氧化物(N₂O、NO、N₂O₃、NO₂等)是由工业、机动车尾气、燃烧化石燃料和保养不良的电器产生的。NO浓度升高对环境污染起主要作用，通过破坏臭氧层产生酸雨、雾霾和温室效应。

由于NO的增加，地表水和地下水可能会变得更酸，并可能对生态系统和水生系统产生有害影响。摄入受NO污染的水会对我们的生理系统造成一些疾病和紊乱，如较高的NO浓度会将血液中的血红蛋白转化为高血红蛋白。

由于高铁血红蛋白不能结合氧气，人体会出现高铁血红蛋白血症的症状。根据美国环境保护署(EPA)规定，饮用水中亚硝酸盐的浓度上限为44 mg/L，超过这个上限对我们的人体健康是非常有害的[7]。

世界卫生组织规定，每天从食物中摄入亚硝酸盐的水平应很低，一般在0.06 mg/Kg以下。因此，为了维护我们的健康和环境，监测食物和环境中的NO浓度是非常必要的。

由于NO浓度低，半衰期短，与氧的自发化学反应活性高，因此准确测定食品和饮用水中的NO浓度是一项极具挑战性的任务。电子顺磁共振波谱、化学发光、质谱、荧光光谱等多种实验方法正在被用于食品和环境污染中NO的检测。

但这些仪器非常昂贵和笨重，通常需要一个训练有素的人来操作。因此，制造廉价、便携、高灵敏度的一氧化氮传感器对于普通人监测水污染和环境污染是非常有用的。

几位研究人员已经对气态NO的检测进行了广泛的研究，用于使用各种金属氧化物半导体材料进行环境和健康监测。电化学检测NO具有长期校准稳定性高、成本效益好、响应速度快、灵敏度好、选择性好、总体简单等优点，是一种高效的分析技术。

目前，利用过渡金属氧化物设计一种高灵敏度和选择性的工作电极用于电化学NO传感应用已经取得了很大的进展。

Dulal Chandra Patra等人¹采用水热生长的CoO多孔纳米结构制备了NO传感电极。通过光还原法制备金纳米粒子，进一步提高了电极的灵敏度和检出限。采用Au修饰的CoO电极对自来水和管井水中NO浓度进行了测定。

在众多的过渡金属氧化物中，CoO纳米结构因其高的表面体积比、良好的化学稳定性和催化活性而备受研究人员的关注。

图1 电化学NO传感器用Au修饰CoO纳米结构的合成工艺示意图。

图2 培养基中进行NO传感测量。

利用水热合成技术成功地在FTO衬底上合成了多孔CoO纳米结构电极，用于电化学NO传感。为了提高电极的灵敏度，采用光还原法在CoO纳米结构上生长金纳米颗粒。

通过XRD、EDX、XPS等手段证实了Au纳米颗粒在CoO电极上的附着。在0.1 M PBS溶液中，采用电流i-t测量进行电化学NO传感。经过15 min Au沉积(CoOAu15)的CoO传感电极对NO的检测表现出更好的性能和选择性。

该传感器的灵敏度和检测限分别为1.3 mM^-1μA cm^-2和0.46 μM，优于现有的过渡金属氧化物基电极。利用Au-CoO电极还演示了自来水和管井水中NO的传感。该研究展示了Au修饰的CoO电极在水中NO检测中的潜在应用，用于环境污染监测。

1.Patra, D. C.;  Chakraborty, P.;  Deka, N.;  Debnath, K.; Mondal, S. P., Electrochemical nitric oxide detection using gold deposited cobalt oxide nanostructures. Chem. Phys. Lett. 2022, 802, 139795.

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