NPG Asia Mater：木犀草素电化学传感器

木犀草素(3，4，5，7-四羟基木犀草素)是一种天然黄酮类化合物，广泛用于芹菜、柑橘、苹果等植物和水果中。木犀草素是一种具有降尿酸、抗菌、抗肿瘤、抗炎等多种药理活性的天然药物。在食品工业中，木犀草素因其良好的抗氧化和抗炎性能而被认为是一种重要的食品添加剂，用于提高食品的营养价值和延长食品的保质期。为了检测食品中木犀草素的含量，开发一种快速、准确、方便的检测方法是非常重要的。近年来，电化学检测以其设备简单、操作简单、成本低、可靠性高、响应速度快等优点进入了人们的视野，被认为是一种理想的替代方法。

本研究以掺氮空心碳球和ZIF-8为基础，制备了一种复合碳纳米材料(NC@ZIF-8)，用于制备检测木犀草素的电化学传感器。该材料具有高比表面积、高电导率和丰富的活性中心，具有优良的检测性能。详细介绍了材料的合成和表征过程，以及电化学传感器的制备和优化方法。实验结果表明，NC@ZIF-8/GCE传感器在实际样品检测中具有良好的回收率和稳定性，为木犀草素的快速准确检测提供了一种有效的方法。

• 新型高性能复合材料：构建了一种用于木犀草素检测的纳米复合NC@ZIF-8/GCE，显著增强了电化学活性、导电性能和稳定性。

• 宽的线性响应范围（0.05~30 µM）、低检测限（0.011 µM)、以及良好的稳定性、抗干扰性和实际可行性。 

图1. NC@ZIF-8/GCE的制备工艺及其传感器组装。

图2. NC@ZIF-8的电子显微镜图像：（a）中空碳球的TEM图像；（b）NC@ZIF-8复合材料的TEM图像；（c）NC@ZIF-8复合材料的SEM图像；（d）中空碳球的SEM图像。

图3. NC@ZIF-8复合材料的XRD图谱。

图4. NC@ZIF-8的XPS分析图。（a）NC@ZIF-8复合材料的XPS总谱图。b-d高分辨C1s、O1s和N1s光谱。

图5. NC@ZIF-8的BET分析图。（a）NC@ZIF-8复合材料的氮吸附等温线。（b）孔径分布。

图6.  材料的电化学阻抗图。

图7. NC@ZIF-8木犀草素检测性能优化图。胶束毛细管电泳法测定10μ木犀草素时a NC@ZIF-8浓度、b富集时间、c富集电位和d溶液pH的影响。

图8. NC@ZIF-8在不同测试条件下的性能曲线。（a）优化后的NC@ZIF-8/GCE在不同pH值下测定10μM浓度下木犀草素的DPV曲线；（b）pH与外加电位之间的对应线性关系；（c）不同扫描速度下NC@ZIF-8/GCE的CV曲线；（d）峰值电流与扫描速度之间的对应线性关系。

图9. 木犀草素在NC@ZIF-8/GCE传感器上的氧化还原反应原理图。

图10. NC@ZIF-8在不同扫描速度下的电流和电压曲线。（a）峰值电流与扫描速度之间的对数关系。（b）峰值电流的对数与电位之间的关系曲线。

图11. 不同材料的电化学活性面积和性能图。在5 mM[Fe(CN)₆]^3−/4−溶液中得到的q-t^1/2曲线（a）和相应的q-t^1/2曲线（b）；（c）GCE、NC/GCE、ZIF-8/GCE、NC@ZIF-8/GCE在含0.1M KCl 5 mM[Fe(CN)₆]^3−/4−溶液中的CV曲线。

图12. 不同材料对木犀草素的检测效果。（a）不同浓度木犀草素对NC@ZIF-8/GCE电化学传感器DPV曲线的影响；（b）木犀草素浓度与峰电流的线性关系；（c），（d）是NC木犀草素的检测和标准曲线；（e）,（f）为NC木犀草素的检测和标准曲线。

图13. NC@ZIF-8/GCE传感器的重复性和再现性。

图14. NC@ZIF-8/GCE的长期稳定性；数据显示50天。

图15. NC@ZIF-8/GCE传感器的抗干扰能力。

本研究开发了一种基于掺氮空心碳球@ZIF-8复合材料(NC@ZIF-8)的电化学传感器，旨在高效检测天然黄酮类木犀草素。该复合材料结合了中空碳球的高导电性和ZIF-8的大比表面积。通过优化合成工艺和电极修饰条件，显著提高了传感器的灵敏度和选择性。实验结果表明，该传感器在较宽的线性范围内(0.011-30μM)具有良好的检测性能，检出限低至0.011μM，并具有良好的抗干扰性和稳定性。实际样品(金银花提取物和西瓜汁)的回收率为95.41%~101.20%，在食品安全和药物分析中具有实用价值。

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