Rute Elektrokimia Sederhana untuk Mengakses Co-Ni Hidroksida Amorf untuk Penginderaan Glukosa Non-enzimatik

Hasil dan Diskusi

Karakterisasi Struktur Nano Hidroksida Co-Ni Amorf

Serangkaian karakterisasi fisik dilakukan untuk mengkonfirmasi pembentukan struktur nano hidroksida Co-Ni amorf pada substrat grafit. Morfologi permukaan elektroda yang dimodifikasi dicirikan oleh gambar SEM dan TEM seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1. Struktur nano hidroksida Co-Ni amorf berhasil dibuat pada permukaan substrat grafit. Gambar SEM (Gbr. 1a, b) dari produk yang disiapkan menunjukkan bahwa struktur nano menampilkan diameter dominan ~ 400 nm dengan permukaan berkerut, memperlihatkan permukaan tiga dimensi. Untuk mengkarakterisasi morfologi rinci dan struktur sampel yang disintesis, gambar pembesaran rendah dan resolusi tinggi TEM (HRTEM) dari struktur nano yang disiapkan masing-masing digambarkan pada Gambar. 1c dan d. Tidak ada pinggiran kisi kristal yang dapat diamati pada gambar TEM resolusi tinggi, sehingga tidak ada morfologi kristal yang dihasilkan dalam proses ini. Selanjutnya, pola difraksi elektron area terpilih (SAED) yang sesuai diselidiki seperti yang ditunjukkan pada inset Gambar 1c dan cincin halo yang luas dan tersebar dapat diamati menunjukkan sifat amorf [35]. Distribusi komposisi dari struktur nano yang disintesis diselidiki dengan menggunakan teknik pemetaan elemen seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1f-h. Hasil analisis pemetaan elemen menunjukkan distribusi yang sangat homogen dari O (Gbr. 1f), Co (Gbr. 1g), dan Ni (Gbr. 1h) dalam produk, menyiratkan struktur homogen struktur nano Co-Ni hidroksida amorf [ 36].

Morfologi dan struktur produk. a , b Gambar SEM dari Co-Ni hidroksida amorf yang diendapkan pada lembaran grafit. c , d Gambar TEM dari sampel Co-Ni hidroksida amorf (sisipan menunjukkan pola SAED dan gambar HRTEM yang sesuai). e gambar STEM. f –h Pemetaan elemen O, Co, dan Ni

XPS, teknik yang andal untuk deteksi komposisi fase, digunakan untuk menyelidiki keadaan kimia atom dari permukaan elektroda yang dimodifikasi dengan mengukur energi ikat. Spektrum XPS khas Ni 2p, Co 2p, dan O 1s dengan kurva pemasangan dengan menggunakan metode pemasangan Gaussian masing-masing ditunjukkan pada Gambar. 2a, b, dan c. Spektrum Ni 2p resolusi tinggi menunjukkan bahwa dua spin-orbit menggandakan puncak satelit perombakan yang sesuai dapat dilihat pada kisaran 851–888 eV. Hasil pemasangan menunjukkan bahwa dua puncak kuat dengan energi ikat muncul pada puncak karakteristik 856,3 dan 873.9 eV dari Ni 2p_3/2 dan Ni 2p_1/2 spin-orbit ganda, masing-masing, dan dua puncak satelit perombakan yang sesuai pada 862.2 dan 880.1 eV untuk Ni 2p_3/2 dan Ni 2p_1/2 . Hasil ini menunjukkan bahwa spesies Ni dalam sampel yang disiapkan berada dalam keadaan oksidasi +2 [18]. Selanjutnya, bentuk spektrum dan pemisahan energi spin sebesar 17,6 eV merupakan karakteristik dari Ni(OH)₂ fase, yang sesuai dengan laporan sebelumnya [18, 37]. Sementara itu, spektrum Co 2p resolusi tinggi yang dipasang menunjukkan pemisahan spin-orbit Co 2p_3/2 pada 781.5 eV yang sesuai dengan puncak satelit perombakan pada 787.2 eV dan Co 2p_1/2 pada 797.1 eV puncak satelit perombakan yang sesuai pada 804.2 eV, menunjukkan keadaan oksidasi +2 Co dalam produk yang disiapkan [38, 39]. Selain itu, spektrum O 1s dengan puncak kuat pada energi ikat 531 eV dapat dikaitkan dengan ion hidroksil terikat (OH ^- ), mengkonfirmasikan pembentukan M-OH (M =Co, Ni) [18, 37,38,39]. Selain itu, rasio atom Co terhadap Ni mendekati 1:1 dari analisis XPS.

Keadaan kimia dari karakterisasi elemen terikat produk. a –c Spektrum XPS dari Ni 2p, Co 2p, dan O 1s. d Spektrum Raman dari Co-Ni hidroksida amorf

Spektrum Raman digunakan untuk mengumpulkan lebih banyak informasi tentang kelompok fungsional permukaan produk seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2d. Dua puncak lebar yang kuat terletak di 461 dan 529 cm ⁻¹ dan tiga puncak lemah pada 299, 313, dan 688 cm ⁻¹ dapat diamati pada spektrum Raman Co–Ni(OH)₂ . Khususnya, puncak pada 299, 461, dan 688 cm ⁻¹ dapat menjadi indikasi Co(OH)₂ fase [39] dan puncak pada 313, 461, dan 688 cm ⁻¹ adalah karakteristik dari Ni(OH)₂ fase [40]. Pita kuat pada 461 dan 529 cm ⁻¹ , bergeser dan diperluas, mungkin berasal dari kombinasi mode peregangan Ni-OH/Co-OH simetris dan mode peregangan O-Ni-O/O-Co-O simetris, masing-masing. Pita pada 313 cm ⁻¹ dapat dikaitkan dengan E_g(T) modus untuk Ni(OH)₂ fase. Puncak 299, 689, dan 191 cm ⁻¹ mungkin dihasilkan dari E_g dan A_1g mode regangan simetris untuk Co(OH)₂ fase, masing-masing. Kesimpulannya, hasil karakterisasi morfologi dan struktur, yang diperoleh dari pengukuran SEM, TEM, SAED, XPS, dan Raman, mengungkapkan bahwa Co–Ni(OH) amorf₂ struktur nano dengan fitur permukaan tidak beraturan dan berkerut berhasil disintesis.

Kinerja Elektrokimia Elektroda Co-Ni Hidroksida Amorf

Untuk mendapatkan kinerja elektrokimia yang diaktifkan dan distabilkan, elektroda hidroksida Co-Ni amorf pertama-tama dipindai pada kecepatan pemindaian 50 mV s ⁻¹ dalam elektrolit NaOH 0,5 M sampai kurva voltametri siklik (CV) tumpang tindih secara mutlak. Setelah itu, teknik CV digunakan untuk menyelidiki perilaku elektrokimia elektroda hidroksida Co-Ni amorf dalam elektrolit NaOH 0,5 M tanpa penambahan glukosa pada berbagai tingkat pemindaian di jendela potensial 0,0 dan 0,55 V vs SCE. Seperti ditunjukkan pada Gambar. 3a, kurva CV dari Co-Ni hidroksida amorf menunjukkan perilaku pseudokapasitif yang khas untuk pasangan puncak pasangan redoks kuasi-reversibel yang terdefinisi dengan baik, yang menentukan konversi reversibel Ni ²⁺ /Ni ³⁺ dan Co ²⁺ /Co ³⁺ /Co ⁴⁺ [41]. Misalnya, elektroda Co-Ni hidroksida amorf menunjukkan puncak anodik kuat yang luas berpusat di sekitar 0,36 V vs SCE pada kecepatan pemindaian 50 mV s ⁻¹ , yang dapat dikaitkan dengan keadaan oksidasi kompleks yang berbeda dari Ni dan Co. Secara rinci, Ni ²⁺ dan Co ²⁺ ion diubah menjadi Ni ³⁺ dan Co ³⁺ ion, masing-masing, dan kemudian, Co ³⁺ ion dioksidasi lebih lanjut menjadi Co ⁴⁺ ion pada potensial yang lebih tinggi. Di bawah pemindaian terbalik, dua puncak katodik papan yang berpusat pada 0,19 dan 0,14 V vs SCE diamati pada kecepatan pemindaian 50 mV s ⁻¹ , sesuai dengan pengurangan Ni ³⁺ /Ni ²⁺ , Co ⁴⁺ /Co ³⁺ , dan Co ³⁺ /Co ²⁺ , masing-masing.

Perilaku elektrokimia Co-Ni hidroksida amorf terhadap oksidasi glukosa dalam 0,5 M NaOH. a Kurva CV pada berbagai tingkat pemindaian tanpa adanya glukosa. b Kurva CV dari elektroda hidroksida Co-Ni dengan konsentrasi glukosa yang berbeda pada kecepatan pemindaian 50 mV s ⁻¹ . c Kurva CV oksidasi glukosa pada tingkat pemindaian yang berbeda dari 10 hingga 60 mV dengan adanya glukosa 5 mM. d Plot yang pas dari I _pa -ν ^1/2 dengan tidak adanya dan adanya glukosa

Dengan meningkatnya laju pemindaian, nilai arus puncak redoks meningkat secara bertahap, sedangkan potensi puncak anodik (E _pa ) dan puncak katodik (E _pc ) mengalami pergeseran positif dan negatif, masing-masing. Fenomena ini dapat dikaitkan dengan resistansi internal elektroda hidroksida Co-Ni amorf. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4d, arus puncak anoda (I _pa ) dari elektroda Co-Ni hidroksida amorf dalam larutan NaOH 0,5 M sebagai fungsi akar kuadrat dari laju pemindaian (ν ^1/2 ) digambarkan tanpa adanya glukosa. Hasil pas mengungkapkan bahwa Aku _pa melakukan hubungan linier dengan ν ^1/2 dengan koefisien korelasi tinggi 0,999 dalam kondisi basa, menunjukkan bahwa mekanisme kinetik elektrokimia untuk elektroda hidroksida Co-Ni adalah proses yang dikendalikan difusi.

Deteksi glukosa secara amperometrik. Kurva waktu-arus amperometrik (i-t) (a ) dan kurva kalibrasi yang sesuai (b ) dari oksidasi glukosa pada elektroda Co-Ni hidroksida yang diperoleh dalam 0,5 M NaOH

Perilaku Voltametri Co-Ni Hidroksida Terhadap Oksidasi Glukosa

Perilaku elektrokimia Co-Ni hidroksida amorf terhadap oksidasi glukosa dalam kondisi basa dieksplorasi lebih lanjut dengan teknik CV. Gambar 3b menggambarkan kurva CV khas dari elektroda hidroksida Co-Ni yang disiapkan sebagai fungsi konsentrasi glukosa mulai dari 0–5 mM dalam larutan NaOH 0,5 M pada laju pemindaian 50 mV s ⁻¹ . Seperti yang dapat dilihat, pada penambahan glukosa, potensial puncak anodik bergeser positif dan arus puncak anodik I _pa ditingkatkan secara bertahap, yang menjabarkan prospek untuk analisis kuantitatif berikutnya. Semua kurva CV pada Gambar 3b menunjukkan puncak anodik kuat yang luas yang terutama dikaitkan dengan oksidasi Ni ²⁺ /Ni ³⁺ dan Co ²⁺ /Co ³⁺ /Co ⁴⁺ pertama. Kemudian, analisis glukosa (C₆ H₁₂ O₆ ) dioksidasi menjadi glukonolakton (C₆ H₁₀ O₆ ) melalui Ni ³⁺ dan Co ⁴⁺ dalam elektrolit alkali. Secara bersamaan, NiO(OH) dan CoO₂ direduksi menjadi Ni(OH)₂ dan CoO(OH), masing-masing. Proses ini menghasilkan peningkatan arus puncak anodik dengan mendorong oksidasi Ni(OH)₂ menjadi NiO(OH) dan CoO(OH) menjadi CoO₂ . Perlu dicatat bahwa arus puncak anodik menunjukkan ketergantungan linier pada konsentrasi glukosa (C _glukosa ) mulai dari 0–5 mM seperti yang ditunjukkan pada inset Gambar 3b. Persamaan pas linier dari I _pa -C _glukosa dapat dinyatakan sebagai berikut:

Area kerja fase amorf dalam kasus kami adalah 1,0 cm ⁻² , dan sensitivitas sampel amorf adalah 1353,8 μA mM ⁻¹ cm ⁻² . Selanjutnya, dengan meningkatnya konsentrasi glukosa, arus puncak katodik I _pc menurun secara bertahap, yang dapat dikaitkan dengan konsumsi Ni ³⁺ dan Co ⁴⁺ dalam elektrooksidasi glukosa. Detail reaksi oksidasi katalitik dapat dijelaskan sebagai berikut [41]:

Untuk memahami proses kinetik elektrokimia selama elektrooksidasi glukosa pada elektroda hidroksida Co-Ni, kurva CV oksidasi glukosa sebagai fungsi laju pemindaian dilakukan dalam 0,5 M C _NaOH larutan yang mengandung glukosa 5 mM seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3c. Nilai arus puncak redoks (I _pa dan Aku _pc ) meningkat dengan peningkatan kecepatan pemindaian dari 10 menjadi 60 mV s ⁻¹ , sedangkan potensi puncak digeser secara negatif untuk E _pc dan positif untuk E _pa . Fenomena ini dapat dikaitkan dengan peningkatan potensi berlebih dan keterbatasan kinetik untuk elektroda hidroksida Co-Ni amorf terhadap elektrooksidasi glukosa. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3d, plot I _pa -ν ^1/2 dalam larutan NaOH 0,5 M yang mengandung glukosa 5 mM menunjukkan linearitas yang sangat baik dengan koefisien korelasi yang tinggi sebesar 0,998, menunjukkan bahwa oksidasi glukosa yang terjadi pada elektroda hidroksida Co-Ni adalah proses yang dikendalikan difusi [29].

Deteksi Glukosa Amperometrik

Untuk mengevaluasi respons elektrokatalitik yang akurat dari oksidasi glukosa pada permukaan elektroda hidroksida Co-Ni amorf, teknik amperometri dilakukan dalam 20 mL yang diaduk 0,5 M C _NaOH larutan dengan penambahan langkah berturut-turut dari konsentrasi glukosa yang diketahui pada potensial yang diterapkan 0,36 V vs SCE (Gbr. 4a). Dapat dengan mudah ditemukan bahwa peningkatan penting dari respons arus diperoleh dengan cepat setelah penambahan larutan glukosa dan mencapai keadaan tunak dalam 5 detik, menunjukkan laju reaksi oksidasi yang cepat antara glukosa dan situs redoks elektroda hidroksida Co-Ni. Fenomena di atas mengungkapkan bahwa elektroda hidroksida Co-Ni melakukan respons yang sensitif dan cepat terhadap C _glukosa variasi di bawah kondisi basa. Seperti ditunjukkan pada Gambar. 3b, kurva kalibrasi arus respons sebagai fungsi konsentrasi glukosa menunjukkan bahwa arus respons meningkat secara linier dengan penambahan glukosa yang berurutan. Plot pas yang sesuai mengungkapkan bahwa kurva respons dapat dibagi menjadi dua rentang linier yang berbeda. Rentang linier pertama pada konsentrasi rendah diamati dari 0,00025 hingga 1 mM dengan koefisien korelasi tinggi 0,9994, dan persamaan pemasangan linier dapat dinyatakan sebagai berikut:

Rentang linier kedua pada konsentrasi glukosa yang lebih tinggi adalah dari 1 hingga 5 mM dengan koefisien korelasi linier 0,997, dan persamaan pemasangan linier dapat dinyatakan sebagai berikut:

Dari plot pemasangan, sensitivitas sensor dihitung menjadi 1911.5 μA·mM ⁻¹ cm ⁻² pada konsentrasi glukosa yang rendah dan 1397.5 μA·mM ⁻¹ cm ⁻² pada konsentrasi glukosa yang tinggi. Dengan demikian, hasilnya serupa dengan yang dihitung dari kurva CV, yang menegaskan sensitivitas tinggi dari Co–Ni(OH) amorf₂ struktur nano. Batas deteksi (LOD) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut [18, 29]:

dimana σ adalah simpangan baku arus latar belakang yang diperoleh sebelum penambahan glukosa dan S adalah kemiringan plot kalibrasi I -C _glukosa . Batas deteksi diperkirakan 0,12 μM dalam larutan NaOH 0,5 M dari rentang linier pada konsentrasi glukosa rendah. Selanjutnya, dapat ditemukan bahwa arus respons I (didefinisikan sebagai kenaikan arus yang sesuai dengan C _glukosa kenaikan 1 mM) hampir mempertahankan nilai konstan dengan C _glukosa meningkat di bawah C low yang rendah _glukosa kondisi, dan sensor menunjukkan respons arus yang lebih cepat terhadap penambahan glukosa dengan sensitivitas dan koefisien korelasi linier yang lebih tinggi. Tapi, saat meningkatkan C _glukosa ke tingkat tinggi, Aku menurun. Jika C _glukosa melebihi level tertentu, I menurun drastis mengakibatkan hubungan linier menjadi hancur. Di bawah C _glukosa kondisi, jumlah situs aktif permukaan lebih dari molekul glukosa, yang membuat arus respon ditingkatkan secara linier dengan penambahan glukosa berturut-turut. Dengan C _glukosa meningkat, semakin banyak situs aktif yang ditutupi oleh molekul glukosa, mengakibatkan beberapa molekul glukosa tidak dapat diakses untuk oksidasi dan membuat I menurun secara signifikan.

Karena aktivitas elektrokimia sangat bergantung pada OH ⁻ konsentrasi anion (C_OH ⁻ ) di bawah kondisi alkali, kinerja deteksi glukosa elektroda hidroksida Co-Ni mungkin dipengaruhi oleh C_OH ⁻ elektrolit alkali [42]. Untuk mendapatkan konsentrasi yang optimal, pengaruh C_OH ⁻ pada respon amperometrik terhadap oksidasi glukosa untuk Co-Ni hidroksida diselidiki dalam larutan NaOH dengan beberapa konsentrasi pada potensial yang diterapkan di sekitar puncak anodik (Gbr. 5). Konsentrasi glukosa yang diketahui mulai dari 0,00025 hingga 5 mM secara berurutan ditambahkan ke dalam 20 mL larutan NaOH yang diaduk dengan tiga konsentrasi berbeda yaitu 0,1, 0,5, dan 1,0 M. Semua kurva amperometri dalam C yang berbeda _NaOH menunjukkan respons arus yang cepat terhadap penambahan glukosa seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5a. Plot arus respons sebagai fungsi konsentrasi glukosa dalam larutan NaOH 0,1 M, 0,5 M, dan 1 M ditunjukkan pada Gambar 5b. Dapat diamati bahwa Co-Ni hidroksida amorf untuk deteksi glukosa dalam larutan NaOH 0,5 M menunjukkan kinerja penginderaan glukosa yang optimal dengan sensitivitas yang lebih tinggi, batas deteksi yang lebih rendah, dan rentang linier yang lebih luas dengan koefisien korelasi tinggi dibandingkan dengan dalam 0,1 dan 1 M NaOH. Mempertimbangkan bahwa sensitivitas tinggi, LOD rendah, rentang konsentrasi linier lebar, dan koefisien korelasi tinggi adalah keuntungan untuk meningkatkan akurasi dan menurunkan deviasi deteksi glukosa sebagai bahan sensor yang diterapkan dalam aplikasi praktis, OH ⁻ konsentrasi anion 0,5 M dipilih sebagai elektrolit kerja optimal untuk deteksi glukosa dalam penelitian kami.

Respon saat ini terhadap glukosa dalam konsentrasi NaOH yang berbeda. Respons waktu saat ini (a ) dan saat ini-C _glukosa kurva (b ) untuk elektroda hidroksida Co-Ni yang diperoleh dalam 0,1 M, 0,5 M, dan 1 M NaOH.

Stabilitas jangka panjang, faktor penting lain untuk sensor elektrokimia dalam aplikasi praktis, diselidiki dengan memeriksa respons amperometrik terhadap glukosa dengan penambahan langkah berturut-turut dalam 20 mL elektrolit NaOH 0,5 M yang diaduk. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 6a, setelah 2 bulan, tidak ada penurunan respons arus terhadap elektrooksidasi glukosa dibandingkan dengan arus respons awalnya yang dapat diamati. Sensitivitas mempertahankan 103% dari nilai awal bahkan setelah 2 bulan, menyiratkan stabilitas jangka panjang yang sangat baik dari sensor glukosa berdasarkan Ni-Co hidroksida amorf. Selanjutnya, Tabel 1 menunjukkan evaluasi kinerja penginderaan komparatif dari sensor glukosa buatan kami dengan sensor glukosa non-enzimatik berbasis nikel dan kobalt lainnya yang dilaporkan oleh literatur sebelumnya tentang sensitivitas, jangkauan linier, batas deteksi, dan stabilitas jangka panjang. Performa deteksi glukosa dari sensor Co-Ni hidroksida amorf fabrikasi yang diperoleh dalam penelitian kami sebanding dan bahkan lebih unggul dari sebagian besar sensor glukosa non-enzimatik berbasis nikel dan kobalt yang dilaporkan di tempat lain, terutama, sensor kami menunjukkan stabilitas jangka panjang yang luar biasa, menjamin potensi optimalnya dalam analisis sampel biologis nyata.

Stabilitas dan selektivitas elektroda amorf untuk sensor elektrokimia. a Respon saat ini terhadap glukosa dengan penambahan langkah berturut-turut dalam 20 mL elektrolit diaduk 0,5 M NaOH selama 2 bulan. b Kurva waktu-arus amperometrik dari oksidasi glukosa dengan karbohidrat lain pada elektroda hidroksida Co-Ni yang diperoleh dalam 20 mL elektrolit yang diaduk dari 0,5 M NaOH dengan penambahan bertahap 1 mM glukosa dan 0,1 mM pengganggu umum.

Umumnya, kinerja penginderaan elektrokimia dari sensor untuk deteksi glukosa sangat bergantung pada aktivitas penginderaan intrinsik bahan sensor dan jumlah situs aktif. Untuk sensor glukosa elektrokimia berbasis hidroksida, aktivitas penginderaan intrinsik biasanya sangat ditentukan oleh komposisi material, struktur kristal, cacat, pasangan redoks, konduktivitas elektronik, dan kemampuan transfer muatan; jumlah situs aktif sebagian besar terkait dengan morfologi material, ukuran partikel, dan struktur mikro permukaan. Berdasarkan pertimbangan di atas, kemampuan penginderaan glukosa yang luar biasa dari Co–Ni(OH) amorf₂ sensor berbasis terutama berasal dari faktor-faktor berikut. Morfologi permukaan murni dan seperti jurang dan struktur nano tiga dimensi (3D) adalah faktor pertama untuk aktivitas penginderaan elektrokimia yang menjanjikan. The pure surfaces, resulting from a chemically clean reaction environment preparation, are the benefit for the enhanced efficiency of amorphous Co–Ni(OH)₂ nanostructures interacting with glucose molecular. The ravine-like surfaces and 3D nanostructures offer high specific surface area, resulting in the number of active sites increased, which can significantly improve the sensing activity. The second fact is the homo-incorporation of a second metal element for metal hydroxide, providing an easier accessible pathway for the intercalation and deintercalation of charges, which promotes the conversion of Ni ²⁺ /Ni ³⁺ and Co ²⁺ /Co ³⁺ /Co ⁴⁺ . The fast Ni ²⁺ /Ni ³⁺ and Co ²⁺ /Co ³⁺ /Co ⁴⁺ conversion rate means that the amount of NiO(OH) and CoO₂ active sites can be kept in a sufficient value to make glucose oxidized fast and adequately even in the presence of high C _glucose . Lastly, the self-assembled amorphous phase plays a crucial role in improving the electronic conductivity, charge transfer capability, and longevity of the sensor. The amorphous phase is characteristic of long-range disorder, short-range ordered structure, lots of defects, and unsaturated ligand atoms, which lead to a significant improvement in the electronic conductivity of the amorphous materials and an increment in the number of electrochemically active sites. Meanwhile, the self-assembly maintains the structural continuity which significantly enhances the electronic conductivity and electrical contact between the nanostructures and the substrate. Moreover, during redox reaction, electrostatic interactions between metal ions are thus uniformly distributed or isotropic in the amorphous structure because of the long-range disordered nature of the amorphous phase. The electrostatic force, caused by changing the charge during the conversion of Ni ²⁺ /Ni ³⁺ and Co ²⁺ /Co ³⁺ /Co ⁴⁺ , can fully relax and be released in the amorphous structure resulting in the structure of the amorphous material keeping stable. In other words, the amorphous phase sensors will perform considering the long-term stability during glucose detection.

Interference Studies

The above results indicate that the amorphous Co-Ni hydroxide displays an excellent glucose-sensing behavior with high sensitivity, wide linear range, and long-term stability in the absence of other interfering species under the alkali conditions. However, it is known that some easily oxidative interfering species, such as ascorbic acid (AA), uric acid (UA), and dopamine (DA), are usually coexisting with glucose in the human serum. The selectivity of glucose detection, related to its response for glucose in the presence of other competing species, is another important factor and challenge for electrochemical sensors in practical applications. The influences of various interfering species, such as AA, UA, and DA, on glucose sensing of the amorphous Co-Ni hydroxide electrode were studied by using amperometry technique. The physiological level of glucose in human blood is about 3–8 mM, which is substantially higher than the concentrations of interfering species such as AA (0.1 mM), UA (0.1 mM), and DA (0.1 mM). Hence, the interference test of the modified electrode toward glucose oxidation was carried out in 20 mL stirred electrolyte of 0.5 M NaOH by the successive step additions of 1 mM glucose and 0.1 mM AA, UA, and DA. The corresponding amperometric responses are exhibited in Fig. 6b. A small rise of the response current can be observed with the addition of AA which induces a small rise of the current, but the increment is much smaller than that for glucose (about 2.5%). Meanwhile, there are no obvious current responses observed in the addition of DA and UA. As a result, the amorphous Co-Ni hydroxide electrode displayed negligible current responses toward the interfering species in comparison with that of glucose, suggesting high selectivity toward glucose for the prepared amorphous Co-Ni hydroxide as non-enzymatic electrochemical sensor and excellent applicability to the real sample analysis.

Real Sample Analysis

In order to verify the commercial reliability and applicability of the modified glucose sensor, the glucose concentration in the real sample was detected using the amperometric method. Amperometric response of the amorphous Co-Ni hydroxide electrode toward glucose oxidation was monitored with the successive step addition of 0.1 mM glucose to 20 mL stirred 0.5 M NaOH solution containing serum samples. As shown in Table 2, the non-enzymatic glucose sensor displays recoveries in the range of 97.92–100.33% and 2.66–3.99% relative standard deviation (RSD), implying that the as-synthesized amorphous Co-Ni hydroxide glucose sensor holds great potential in real biological sample analysis.