Nanopartikel Fosida Kobal: Elektrokatalis Robust untuk Deteksi Sensitif Peroksida Hidrogen Tanpa Enzim

Abstrak

Dalam pekerjaan ini, nanoparticle fosida kobal (Co₂P NPs) disiapkan dengan metode hidrotermal sederhana dan ringan tanpa menggunakan sumber fosfor berbahaya. Struktur morfologi dan komponen permukaan Co₂P dikarakterisasi dengan mikroskop transmisi elektron, difraksi sinar-X, dan spektroskopi fotoelektron sinar-X. Mempertimbangkan aktivitas reduksi elektrokatalitik yang baik dan konduktivitas listrik yang baik dari fosida logam transisi, kami memproduksi Co₂P NPs pada substrat oksida timah indium (ITO) (Co₂P/ITO) untuk deteksi H₂O₂. Transduser Co₂P/ITO menunjukkan respons amperometrik cepat kurang dari 5 s, rentang respons yang lebih luas dari 0,001 hingga 10,0 mM, dan batas deteksi rendah 0,65 μM. Selain itu, sensor non-enzimatik Co₂P/ITO menunjukkan selektivitas, reproduktibilitas, repeatabilitas, dan stabilitas yang luar biasa, semuanya memenuhi syarat elektroda Co₂P/ITO sebagai biosensor yang cukup andal dan menjanjikan untuk deteksi H₂O₂.

Pendahuluan

Peroksida hidrogen (H₂O₂) adalah spesies reaktif oksigen representatif dalam organisme hidup, dan memainkan peran kritis dalam fungsi fisiologis normal [1]. Konsentrasi H₂O₂ dalam sel hidup berkaitan erat dengan keseimbangan fisiologis sel [2]. Banyak studi juga telah melaporkan bahwa kanker, penyakit Alzheimer, penyakit Parkinson, dan beberapa penyakit parah lainnya dapat disebabkan oleh konsentrasi H₂O₂ yang tidak normal [3,4,5]. Mengembangkan metode yang akurat, sensitif, cepat, dan selektif untuk mendeteksi konsentrasi H₂O₂, biomarker stres oksidatif normal, akan tentunya bermanfaat untuk diagnosis dini. Sampai sekarang, berbagai metode analisis seperti spektroskopi [6], kolorimetri [7], fluoresens [8, 9] dan metode elektrokimia [10,11,12] telah diterapkan dalam penentuan H₂O₂. Metode elektrokimia, terutama tes amperometri, secara bertahap menjadi salah satu metode deteksi yang paling sederhana dan efektif untuk analisis biologis H₂O₂ di antara berbagai metode sensor karena keuntungannya seperti sensitivitas tinggi, selektivitas luar biasa, dan biaya rendah.

Sensor elektrokimia enzimatik telah terbukti menjadi instrumen yang efektif untuk mendeteksi H₂O₂. Namun, aplikasi praktis skala besar dari sensor berbasis enzim dibatasi oleh imobilisasi yang rumit, ketidakstabilan lingkungan, dan reproduktibilitas rendah. Oleh karena itu, mengembangkan sensor elektrokimia H₂O₂ non-enzimatik sangatlah diperlukan.

Tahun-tahun terakhir, sejumlah besar sensor berdasarkan logam mulia [13,14,15], logam bukan mulia dan senyawa terkaitnya [16,17,18,19] atau bahan karbon [20, 21] telah digunakan untuk deteksi elektrokimia H₂O₂. Sebagai bahan aktif elektrokimia untuk memproduksi biosensor non-enzimatik, senyawa logam transisi telah mendapat minat yang meningkat. Fosida logam transisi (TMP) adalah kelas bahan yang baru dikembangkan dengan aktivitas elektrokatalitik yang baik, konduktivitas listrik yang baik, dan banyak properti luar biasa. Oleh karena itu, mereka telah banyak dipelajari untuk aplikasi dalam pembentukan air [22, 23], hidrodeulfurisasi [24], dan elektroda superkapasitor [25]. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa CoP, Ni₂P dan Cu₃P [26,27,28] juga dapat digunakan sebagai elektrokatalis yang efisien untuk deteksi H₂O₂ non-enzimatik. Namun, jumlah penelitian tentang aplikasi TMP dalam bioanalisis masih terbatas sampai sekarang. Selain itu, penggunaan fosfina trifenil [29, 30], fosfor putih [31, 32] atau sumber fosfor berbahaya lingkungan lainnya [33] dapat meningkatkan risiko operasional dalam pembuatan TMP. Oleh karena itu, beberapa pekerjaan penelitian untuk mengembangkan metode hijau dalam pembuatan TMP layak untuk ditambahkan di bidang ini.

Dalam pekerjaan ini, nanoparticle fosida kobal (Co₂P NPs) disiapkan dengan metode hidrotermal satu langkah menggunakan asetat kobal dan fosfor merah sebagai bahan baku. Di sini, kami memproduksi Co₂P NPs pada substrat oksida timah indium (ITO) dengan metode penurunan titik untuk deteksi H₂O₂. Co₂P menunjukkan aktivitas elektrokatalitik yang baik terhadap reduksi H₂O₂. Selain itu, ia mengungkapkan selektivitas yang menguntungkan, reproduktibilitas yang baik, dan stabilitas yang baik, yang oleh karena itu menunjukkan potensi aplikasinya sebagai platform sensitif untuk deteksi H₂O₂.

Bagian Eksperimental

Reagen dan Bahan

Semua reagen adalah grade analisis dan digunakan tanpa pemurnian lebih lanjut. Asetat kobal (II) tetrahidrat (Co(Ac)₂·4H₂O), klorida kobal heksahidrat (CoCl₂·6H₂O), D-(+)-glukosa, L-Glisin (L-Gly), asam askorbat (AA), asamurat (UA), urea, NaCl, KCl, NaH₂PO₄, Na₂HPO₄, peroksida hidrogen (30% H₂O₂, etanol dan aseton dibeli dari Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. China. D-(–)-frukosa, L-arginin (L-Arg), L-lisin (L-Lys), dopamin (DA), asetaminofen (APAP), asam amino trimetilen fosforik (ATMP, 50 wt%) dibeli dari Aladdin Ltd. Fosfor merah komersial (98,5%, 100 mesh) dibeli dari Energy Chemical Technology (Shanghai) Co., Ltd. Dispersi polimer Nafion PFSA (5%) dibeli dari Beijing Honghaitian technology Co., Ltd. Air deion digunakan dalam semua eksperimen. Kaca oksida timah indium (ITO) (10 × 20 × 1,1 mm dengan film ITO 185 ± 2 nm dan resistensi permukaan 6,6 ± 0,1 Ω) disuplai dari Shenzhen South Xiangcheng Technology Co., Ltd.

Sintesis Nanopartikel Co₂P

Fosfor merah komersial (2 g) disperdi dalam 15 mL H₂O di bawah sonifikasi dan dirawat hidrotermal pada 200 °C selama 12 h dalam autoclave stainless steel berlapisan Teflon 50 mL untuk membersihkan lapisan oksida [34]. Kemudian, fosfor merah yang dirawat hidrotermal dikeringkan dalam oven vakum. Setelah menyelesaikan pretreatment fosfor merah, 1 mmol Co(Ac)₂·4H₂O dilarutkan dalam 30 mL air distil untuk mendapatkan larutan air. Kemudian, fosfor merah yang dirawat hidrotermal ditambahkan ke dalam larutan di bawah ultrasonik selama 15 min dengan ras molar Co/P 1/10. Suspensi yang disiapkan dengan cepat dituangkan ke dalam autoclave berlapisan Teflon 50 mL. Kemudian, autoclave ditempatkan dalam oven elektronik dan dirawat hidrotermal pada 160, 200, 240 °C selama 12 h, masing-masing. Kemudian, produk dikoleksi dengan sentrifugasi dan dicuci tiga kali dengan air distil dan etanol, masing-masing. Akhirnya, Co₂P NPs dikeringkan pada 60 °C selama 3 h di udara.

Sintesis Co(PO₃)₂

Metode persiapan Co(PO₃)₂ merujuk pada laporan sebelumnya [35]. Larutan metanol 0,1 M CoCl₂·6H₂O disiapkan terlebih dahulu. Kemudian, 2 mL ATMP (50 wt%) ditambahkan secara titik-titik ke dalam 20 mL larutan ungu di atas dan diaduk selama 30 min. Polimer koordinasi kobalt-metafosfat yang tidak larut terbentuk dalam larutan kemudian. Bubuk pink yang didapatkan kemudian dipanaskan hingga 900 °C di bawah aliran Ar dengan laju pemanasan 5 °C·min⁻¹ dan kemudian dipanaskan selama 2 h. Setelah pendingin hingga suhu ruangan, produk hitam dikoleksi dan dipanaskan kembali pada 650 °C selama 4 h di udara untuk menghilangkan ligan organik yang terkarbonisasi. Akhirnya, bubuk ungu muda Co(PO₃)₂ diperoleh.

Pembuatan Elektroda Co₂P/ITO

Pertama, kaca ITO (1 cm × 2 cm) dibersihkan dalam aseton, etanol dan air deion selama 10 min, masing-masing, dengan ultrasonik. Setelah itu, ITO yang telah dirawat dikeringkan dengan aliran nitrogen. Untuk modifikasi elektroda, 5 mg Co₂P NPs disperdi dalam 1 mL air deion untuk membentuk suspensi Co₂P 5 mg mL⁻¹. Kemudian, 5 μL larutan Nafion 5% ditambahkan ke dalam suspensi dan campuran diultrasonik selama 15 min untuk mendapatkan suspensi tinta seragam. Elektroda Co₂P/ITO disiapkan dengan menurunkan titik 100 μL suspensi Co₂P pada permukaan ITO, dan dikeringkan di udara sebagai elektroda kerja. Proses persiapan skematis elektroda Co₂P/ITO ditunjukkan pada Skema 1.

Nanopartikel Fosida Kobal: Elektrokatalis Robust untuk Deteksi Sensitif Peroksida Hidrogen Tanpa Enzim

Karakterisasi

Data difraksi sinar-X (XRD) dianalisis oleh difraktometer D8 ADVANCE dengan radiasi Cu Kα. Pengukuran mikroskop transmisi elektron (TEM) dilakukan menggunakan Tecnai G2 F20 dengan detektor spektrum energi terakibatkan. Spektra spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) diukur pada spektrometer Thermo ESCALAB 250XI.

Pengukuran Elektrokimia

Pengukuran voltammetri dilakukan oleh stasiun kerja elektrokimia CHI 660E dalam sistem tiga elektroda, menggunakan elektroda Co₂P/ITO sebagai elektroda kerja, folia platinum (1 cm × 1 cm) sebagai elektroda lawan dan Ag/AgCl dengan larutan KCl 3 M sebagai elektroda referensi untuk mempelajari aktivitas elektrokimia sampel yang disintesis untuk deteksi H₂O₂. Larutan garam fosfat (PBS; 0,1 M, pH 7,4) digunakan sebagai elektrolit untuk mensimulasikan medium fisiologis dalam tubuh manusia. Performa deteksi elektroda Co₂P/ITO terhadap H₂O₂ diselidiki dengan voltammetri siklik (CV) dan amperometri (I-t). Semua eksperimen deteksi dilakukan di bawah pengadukan 100 rpm pada suhu ruangan. Pengujian impedansi elektrokimia dilakukan pada stasiun kerja elektrokimia VersaSTAT 3F dan larutan ferosianida digunakan sebagai elektrolit untuk pengukuran impedansi.

Hasil dan Pembahasan

Karakterisasi Nanopartikel Co₂P

Struktur kristal Co₂P NPs dikonfirmasi oleh pengukuran XRD. Gambar 1a menunjukkan pola XRD sampel Co₂P yang disiapkan pada 160, 200 dan 240 °C selama 12 h. Sampel Co₂P yang disiapkan pada 200 °C menunjukkan puncak difraksi di sekitar 40,7°, 40,9°, 52,0° dan 56,2° yang sesuai dengan bidang difraksi karakteristik pada (121), (201), (002) dan (320) untuk fase ortorombik Co₂P (JCPDS no. 32-0306). Ketika suhu bervariasi dari 160 hingga 200 °C, intensitas puncak difraksi meningkat dan puncak menjadi lebih sempit dan tajam, menunjukkan bahwa produk memiliki kristalinitas yang lebih tinggi pada 200 °C. Namun, ketika suhu mencapai 240 °C, beberapa penimpuran terbentuk dan puncak difraksi pada 29,7° dikaitkan dengan bidang difraksi (-222) Co(PO₃)₂ (JCPDS no. 27-1120). Pengaruh waktu sintesis pada pembuatan Co₂P di bawah 200 °C ditunjukkan pada File Tambahan 1: Gambar S1. Ketika durasi waktu dikontrol dalam 12 h, Co₂P NPs yang diperoleh menunjukkan nilai terendah dari lebar setengah maksimum puncak (121), yang menunjukkan kristalinitas yang lebih baik. Selain itu, tidak ada penimpuran yang ada dalam sampel ketika waktu reaksi bervariasi dari 6 hingga 24 h. Menurut rumus Scherrer, ukuran butir yang dihitung Co₂P NPs yang disiapkan pada 200 °C selama 12 h adalah 14,2 nm.

Morfologi Co₂P NPs dievaluasi dengan pengukuran TEM. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1b, produk yang disiapkan pada 200 °C terdiri dari nanoparticle tidak teratur dengan diameter sekitar 10–20 nm dan dua layang kristal dapat terlihat dengan jelas pada citra TEM resolusi tinggi (HRTEM) (inset pada Gambar 1b). Jarak antara bidang berseberangan adalah 0,22 nm, sesuai dengan bidang (121) Co₂P, yang secara lebih lanjut mengonfirmasi bahwa pembentukan TMP adalah Co₂P.

Teknik XPS digunakan dalam menganalisis komposisi kimia pada permukaan Co₂P. File Tambahan 1: Gambar S2 menunjukkan spektral survei XPS Co₂P. Unsur Co, P dan O terdeteksi dalam sampel, mengonfirmasi keberadaan Co₂P dan beberapa produk oksidasi. Spektra spektroskopi sinar-X dispersif energi (EDX) Co₂P (File Tambahan 1: Gambar S3) secara lebih lanjut mengonfirmasi ko-keberadaan tiga unsur (Co, P, O) dalam sampel. Spektra XPS resolusi tinggi Co 2p dan P 2p ditunjukkan pada Gambar 1c, d, masing-masing. Pada spektrum Co 2p, puncak pada 781,1 dan 797,6 eV dapat dikaitkan dengan energi ikatan (BE) Co²⁺ 2p_3/2 dan Co²⁺ 2p_1/2, masing-masing [26, 36]. Puncak pada 786,0 dan 803,1 eV adalah dua puncak satelit shake-up yang jelas. BE Co 2p 778,2 eV bergeser positif dari logam Co murni (777,9 eV), yang menunjukkan bahwa Co dalam Co₂P memiliki muatan positif parsial (δ⁺) dengan nilai kecil (0 < δ < 2) [37]. Sebaliknya, BE P 2p 129,4 eV bergeser negatif dari P unsur (130,2 eV) sehingga P memiliki muatan negatif parsial (δ⁻) dalam Co₂P. Perubahan BE pada unsur Co dan P dibandingkan dengan unsur dasarnya, masing-masing, mengungkapkan bahwa arah transfer kepadatan elektron dalam Co₂P adalah dari Co ke P [38]. Oksidasi permukaan Co₂P menghasilkan beberapa spesies P teroksidasi dalam sampel. Oleh karena itu, puncak pada 133,2 eV pada rentang BE tinggi ditetapkan kepada oksida [39].

Deteksi Elektrokimia H₂O₂ pada Elektroda Co₂P/ITO

Untuk menyelidiki aktivitas elektrokatalitik Co₂P NPs dalam reduksi H₂O₂, kami merancang elektroda H₂O₂ non-enzimatik dengan menurunkan titik suspensi Co₂P NPs pada permukaan ITO polos. Gambar 2a menunjukkan kurva CV ITO polos dan Co₂P/ITO dalam PBS 0,1 M pada pH 7,4 dengan dan tanpa 5,0 mM H₂O₂, masing-masing. Garis putus-putus menunjukkan bahwa respons ITO polos terhadap reduksi H₂O₂ sangat kecil. Namun, elektroda Co₂P/ITO menunjukkan puncak reduksi yang signifikan pada − 0,5 V dalam kehadiran H₂O₂, yang menunjukkan aktivitas elektrokatalitik yang menonjol Co₂P NPs terhadap reduksi H₂O₂. Gambar 2b menunjukkan kurva CV Co₂P/ITO pada berbagai laju sken (dari 30 hingga 100 mV s⁻¹) dengan 2,5 mM H₂O₂. Ketika laju sken ditingkatkan, arus puncak reduksi meningkat dan potensi puncak bergeser ke arah potensi yang lebih negatif, menunjukkan bahwa reduksi H₂O₂ pada Co₂P/ITO adalah reaksi yang tidak dapat dibalik. Kurva kalibrasi yang sesuai (inset, Gambar 2b) menunjukkan bahwa kepadatan arus puncak reduksi meningkat secara linier proporsional terhadap laju sken, yang menunjukkan bahwa reduksi elektrokimia H₂O₂ pada permukaan elektroda Co₂P/ITO adalah proses yang dikontrol oleh permukaan [40].

Gambar 2c, d menunjukkan respons amperometrik dan kurva kalibrasi elektroda Co₂P/ITO setelah penambahan berurutan H₂O₂ ke dalam PBS 0,1 M pada − 0,5 V dengan pengadukan. Elektroda Co₂P/ITO menunjukkan respons cepat terhadap penambahan H₂O₂ dan mencapai arus steady-state dalam waktu 5 s. Kurva kalibrasi pada Gambar 2d menunjukkan bahwa transduser menunjukkan rentang multi-linier konsentrasi H₂O₂ dari 0,001 hingga 1,0 mM, 1,0–5,0 mM dan 5,0–10,0 mM. Sensitivitas sensor berubah seiring dengan peningkatan konsentrasi H₂O₂, karena perubahan kinetika reduksi elektrokatalitik H₂O₂ pada permukaan elektroda. Menurut laporan sebelumnya, langkah menentukan laju reduksi H₂O₂ didominasi oleh adsorpsi H₂O₂ pada konsentrasi rendah, sementara aktivasi H₂O₂ adalah penentu utama pada konsentrasi tinggi. Di daerah tengah, kinetika reduksi H₂O₂ dikontrol oleh adsorpsi dan aktivasi secara bersamaan [10]. Banyak analyte akan ter adsorpsi pada permukaan Co₂P dan menutupi situs aktif pada konsentrasi tinggi, yang mengakibatkan penurunan sensitivitas [41].

Perbandingan performa deteksi H₂O₂ dari sampel Co₂P yang disiapkan pada berbagai suhu dan waktu reaksi ditunjukkan pada File Tambahan 1: Gambar S4, S5 dan Tabel S1, yang menunjukkan bahwa sampel Co₂P yang disiapkan pada 200 °C selama 12 h menunjukkan performa deteksi H₂O₂ terbaik. Ketika suhu reaksi ditingkatkan menjadi 240 °C, Co(PO₃)₂ yang terbentuk dalam Co₂P dapat dianggap sebagai penimpuran. Untuk mengklarifikasi lebih lanjut pengaruh Co(PO₃)₂ terhadap deteksi H₂O₂, properti elektrokimia Co(PO₃)₂ diselidiki. Seperti yang ditunjukkan pada File Tambahan 1: Gambar S6, Co(PO₃)₂ menunjukkan respons elektrokimia yang sangat kecil terhadap H₂O₂ dan konduktivitasnya lebih rendah dari Co₂P, yang menurunkan sinyal arus Co₂P/ITO dalam tes amperometri. Oleh karena itu, kristalinitas yang lebih baik dan kesucian yang lebih tinggi dari sampel Co₂P dapat berkontribusi pada peningkatan performa deteksi. Dengan demikian, kami memilih sampel Co₂P yang disiapkan pada 200 °C dan 12 h sebagai bahan deteksi H₂O₂ terbaik. Kurva kalibrasi I–t juga menunjukkan hubungan linier yang baik pada konsentrasi 1,0–50 μM, rentang fisiologis konsentrasi H₂O₂ dalam biosistem (Gambar S7) [28], yang dapat membantu meningkatkan kemungkinan aplikasi praktis sensor ini. Selain itu, batas deteksi (LOD) sensor H₂O₂ dapat dihitung sebesar 0,65 μM pada ras sinis-ke-bising 3. Dibandingkan dengan sensor H₂O₂ yang sebelumnya dilaporkan, performa elektrokimia komprehensif transduser Co₂P/ITO kami unggul dibandingkan dengan yang memiliki sensitivitas, rentang linier dan LOD yang menguntungkan, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.

Setelah mendeteksi 1,0 mM H₂O₂ berulang kali selama 35 kali (Gambar 3a, b), spektral XPS pada wilayah Co 2p dan P 2p Co₂P dianalisis untuk menyelidiki lebih lanjut mekanisme deteksi. Tidak ada perubahan signifikan pada posisi puncak pada wilayah P 2p sebelum dan setelah deteksi H₂O₂. Namun, puncak pada 778,2 dan 793,0 eV pada spektrum Co 2p hilang setelah pengukuran berulang. Karena puncak pada 778,2 eV menunjukkan keberadaan spesies Co yang direduksi dalam sampel Co₂P [37], hilangnya dua puncak ini menunjukkan bahwa spesies Co yang direduksi dengan valensi rendah dalam Co₂P dapat dioksidasi oleh H₂O₂ selama proses deteksi, terutama dengan konsentrasi H₂O₂ yang tinggi. Puncak sisa pada wilayah Co 2p (782,1 dan 798,3 eV) dikaitkan dengan Co²⁺ 2p_3/2 dan Co²⁺ 2p_1/2, masing-masing, yang menunjukkan keberadaan eksklusif spesies Co(II) dalam Co₂P setelah pengukuran berulang. Menurut laporan sebelumnya tentang penggunaan elektrokatalis berbasis kobal dalam deteksi H₂O₂, spesies Co²⁺ terbukti sebagai situs katalitik aktif untuk reduksi H₂O₂ [46,47,48]. Secara umum, reduksi elektrokimia H₂O₂ melalui dua langkah dalam PBS [49, 50], seperti ditunjukkan di bawah.

$${\text{H}}_{{2}} {\text{O}}_{{2}} + {\text{ e}}^{ - } \to {\text{OH}}_{{{\text{ad}}}} + {\text{ OH}}^{ - }$$ (1) $${\text{OH}}_{{{\text{ad}}}} + {\text{ e}}^{ - } \to {\text{OH}}^{ - }$$ (2) $${\text{2OH}}^{ - } + {\text{ 2H}}^{ + } \to {\text{2H}}_{{2}} {\text{O}}$$ (3)

Pada langkah pertama, H₂O₂ menerima sebuah elektron untuk membentuk OH⁻ yang ter adsorpsi (OH_ad). Ketika perantara OH_ad menerima elektron tambahan, produk reduksi akhir H₂O₂, H₂O, dihasilkan. Karena potensi redoks H₂O₂/H₂O lebih tinggi dari Co³⁺/Co²⁺, spesies Co(II) dalam Co₂P dapat dioksidasi menjadi Co(III) dalam proses transfer elektron dan H₂O₂ direduksi menjadi H₂O secara tidak dapat dibalik. Tijdens tes amperometri, bias yang diterapkan adalah − 0,5 V terhadap Ag/AgCl (sama dengan 0,14 V vs. NHE), yang lebih rendah dari potensi redoks standar Co³⁺/Co²⁺. Akibatnya, Co(III) yang dioksidasi dapat direduksi menjadi Co(II) dan situs katalitik aktif Co(II) ini dihasilkan kembali. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa siklus katalitik spesies Co(II) berlangsung selama deteksi elektrokimia H₂O₂ dan spesies Co yang direduksi dengan valensi rendah dioksidasi oleh H₂O₂ setelah pengukuran berulang.

Selektivitas, Stabilitas, Reproduktibilitas dan Repeatabilitas Elektroda Co₂P/ITO

Performa anti-gangguan adalah properti penting lain dari biosensor. Nitrogen berkualitas tinggi digunakan untuk menghindari pengaruh oksigen terlarut dalam larutan karena oksigen dapat direduksi pada potensi serupa yang diterapkan dalam tes amperometri [51]. Membandingkan kurva CV Co₂P/ITO dalam PBS 0,1 M dengan atau tanpa pembersihan nitrogen, potensi reduksi dan respons arus 2,5 mM H₂O₂ serupa, seperti yang ditunjukkan pada Gambar S8, yang oleh karena itu menunjukkan bahwa gangguan oksigen terlarut dapat diabaikan. Selektivitas Co₂P/ITO juga diuji dengan zat umum dan molekul kecil lainnya dalam cairan tubuh, seperti beberapa garam anorganik, karbohidrat, asam amino dan biomolekul redutif. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4a, respons arus setelah menambahkan interferensi di atas dapat diabaikan dibandingkan dengan respons 1,0 mM H₂O₂. Karena kedua atom O H₂O₂ dapat terikat dengan satu atau dua atom Co [52], molekul H₂O₂ akan secara kimiawi ter adsorpsi pada spesies Co(II) dalam Co₂P secara spesifik. Selain itu, gangguan dari oksidasi tidak diskriminasi dari beberapa senyawa redutif dalam sampel biologis nyata pada potensi tinggi dapat juga berkurang secara signifikan pada potensi bias yang lebih rendah [53]. Oleh karena itu, selektivitas yang menguntungkan Co₂P terhadap H₂O₂ terutama mendapat manfaat dari spesies Co(II) sebagai situs adsorpsi spesifik dan potensi bias negatif yang diterapkan selama proses deteksi.

Selain itu, stabilitas, reproduktibilitas dan repeatabilitas transduser Co₂P/ITO juga dievaluasi. Arus puncak reduksi dari sepuluh kurva CV skening berurutan dalam 50 μM H₂O₂ ditunjukkan pada Gambar 4b. Setelah sepuluh siklus, arus puncak elektroda hanya turun sebesar 2,7%. Selain itu, sensor mempertahankan sekitar 98,2% respons arus awalnya setelah disimpan di udara selama satu bulan (Gambar S9), yang menunjukkan stabilitas deteksi yang ideal dan ketahanan jangka panjang yang luar biasa. Reproduktibilitas elektroda-ke-elektroda diselidiki dengan menghitung deviasi standar relatif (RSD) dari respons arus H₂O₂. Untuk menghilangkan kesalahan potensial dari pembuatan elektroda sebanyak mungkin, kepadatan arus stabil dalam kehadiran H₂O₂ dikurangi oleh sinyal latar belakang awal elektroda individu dan nilai selisih yang diperoleh dianggap sebagai respons elektrokimia dari setiap elektroda. Enam elektroda Co₂P/ITO dibuat dalam kondisi yang sama untuk eksperimen kontrol dan RSD dari respons arus adalah 1,24%, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4c, yang menunjukkan reproduktibilitas yang relatif baik Co₂P/ITO. Sementara itu, repeatabilitas diukur pada satu elektroda dengan mendeteksi 1,0 mM H₂O₂ delapan kali, dan RSD sebesar 1,14% tercapai (Gambar 4d). Hasil di atas mengilustrasikan stabilitas, reproduktibilitas dan repeatabilitas yang memuaskan dari elektroda untuk deteksi elektrokimia H₂O₂ non-enzimatik.

Kesimpulan

Ringkasannya, Co₂P NPs berhasil disintesis dengan metode hidrotermal. Selain itu, Co₂P NPs yang disiapkan pada 200 °C selama 12 h telah terbukti sebagai katalis yang efisien terhadap reduksi elektrokimia H₂O₂ dalam PBS pH 7,4. Sebagai sensor H₂O₂ non-enzimatik, elektroda Co₂P/ITO menampilkan respons amperometrik cepat kurang dari 5 s, rentang respons yang lebih luas dari 0,001 hingga 10,0 mM dan batas deteksi rendah 0,65 μM, serta selektivitas, reproduktibilitas dan stabilitas yang memuaskan. Pekerjaan ini bertujuan untuk memperluas penelitian tentang aplikasi fosida logam transisi dalam deteksi elektrokimia biomolekul kecil dan sensor Co₂P/ITO kami dapat dirancang sebagai platform non-enzimatik baru untuk deteksi H₂O₂.