Nanopartículas de Fosfeto de Cobalto: Um Eletrocatalisador Robusto para Detecção Sensível e Enzimática de Peróxido de Hidrogênio

Resumo

Neste trabalho, nanopartículas de fosfeto de cobalto (Co₂P NPs) foram preparadas por método hidrotérmico simples e brando sem o uso de fonte de fósforo prejudicial. A estrutura morfológica e componente de superfície do Co₂P foram caracterizadas por microscopia eletrônica de transmissão, difração de raios-X e medidas de espectroscopia de fotoelétrons de raios-X. Considerando a excelente atividade eletrocatalítica de redução e boa condutividade elétrica do fosfeto de metal de transição, fabricamos Co₂P NPs em substrato de óxido de estanho e índio (ITO) (Co₂P/ITO) para detecção de H₂O₂. O transdutor Co₂P/ITO exibiu resposta amperométrica rápida menor que 5 s, uma faixa de resposta mais ampla de 0,001 a 10,0 mM e um baixo limite de detecção de 0,65 μM. Além disso, o sensor Co₂P/ITO não enzimático mostrou excelente seletividade, reprodutibilidade, repetibilidade e estabilidade, todos os quais qualificaram o eletrodo Co₂P/ITO para um biossensor bastante confiável e promissor para detecção de H₂O₂.

Introdução

Peróxido de hidrogênio (H₂O₂) é uma espécie reativa de oxigênio representativa em organismos vivos, e desempenha um papel crítico na função fisiológica normal. A concentração de H₂O₂ em células vivas está intimamente relacionada com o equilíbrio fisiológico celular. Numerosos estudos também relataram que câncer, doenças de Alzheimer, doenças de Parkinson e algumas doenças graves podem ser causados por concentração anormal de H₂O₂. Desenvolver métodos precisos, sensíveis, rápidos e seletivos para detectar a concentração de H₂O₂, um biomarcador normal de estresse oxidativo, será indubitavelmente benéfico para o diagnóstico precoce. Até agora, uma série de métodos analíticos como espectroscopia, colorimetria, fluorescência e métodos eletroquímicos têm sido aplicados na determinação de H₂O₂. Método eletroquímico, especialmente teste amperométrico, está gradualmente se tornando um dos métodos de detecção mais simples e eficazes para análise biológica de H₂O₂ entre diversos métodos de detecção devido às suas vantagens como alta sensibilidade, excelente seletividade e baixo custo.

Sensores eletroquímicos enzimáticos têm se mostrado instrumentos eficazes para detectar H₂O₂. No entanto, a aplicação prática em larga escala de sensores baseados em enzima é limitada por imobilização complicada, instabilidade ambiental e baixa reprodutibilidade. Portanto, desenvolver sensores eletroquímicos não enzimáticos de H₂O₂ é altamente indispensável.

Nos últimos anos, um número crescente de sensores baseados em metal nobre, não nobre e seus compostos correspondentes ou materiais de carbono têm sido usados para detecção eletroquímica de H₂O₂. Como materiais eletroquimicamente ativos para fabricação de biossensores não enzimáticos, compostos de metal de transição têm recebido interesses crescentes. Fosfetos de metal de transição (TMPs) são uma classe de materiais recém-desenvolvidos com excelente atividade eletrocatalítica, boa condutividade elétrica e uma abundância de propriedades notáveis. Assim, eles têm sido extensivamente estudados para aplicações em divisão de água, hidrodesulfurização e eletrodos de supercapacitor. Pesquisas recentes indicam que CoP, Ni₂P e Cu₃P também podem ser usados como eletrocatalisador eficiente para detecção não enzimática de H₂O₂. No entanto, o número de pesquisas sobre a aplicação de TMPs em bioanálise ainda é limitado atualmente. Além disso, o uso de trifenilfosfina, fósforo branco ou outras fontes de fósforo perigosas ambientalmente pode aumentar o risco operacional na preparação de TMPs. Portanto, algum trabalho de pesquisa para desenvolver método verde na preparação de TMPs vale a pena ser complementado nesta área.

Neste trabalho, nanopartículas de fosfeto de cobalto (Co₂P NPs) foram preparadas por método hidrotérmico de uma etapa utilizando acetato de cobalto e fósforo vermelho como matérias-primas. Aqui, fabricamos Co₂P NPs em substrato de óxido de estanho e índio (ITO) por método de gota para detecção de H₂O₂. Co₂P exibiu excelente atividade eletrocatalítica em direção à redução de H₂O₂. Além disso, revelou seletividade favorável, excelente reprodutibilidade e boa estabilidade, o que portanto exibiu seu potencial de aplicação como uma plataforma sensível para detecção de H₂O₂.

Seção Experimental

Reagentes e Materiais

Todos os reagentes eram de grau analítico e usados sem purificação adicional. Acetato de cobalto (II) tetrahidratado (Co(Ac)₂·4H₂O), cloreto de cobalto hexahidratado (CoCl₂·6H₂O), D-(+)-glicose, L-Glicina (L-Gly), ácido ascórbico (AA), ácido úrico (UA), ureia, NaCl, KCl, NaH₂PO₄, Na₂HPO₄, peróxido de hidrogênio (30% H₂O₂), etanol e acetona foram comprados da Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. China. D-(–)-frutose, L-arginina (L-Arg), L-lisina (L-Lys), dopamina (DA), acetaminofeno (APAP), ácido aminotrimetileno fosfônico (ATMP, 50 % em peso) foram comprados da Aladdin Ltd. Fósforo vermelho comercial (98,5%, 100 mesh) foram comprados da Energy Chemical Technology (Shanghai) Co., Ltd. Dispersão de polímero Nafion PFSA (5%) foram comprados da Beijing Honghaitian technology Co., Ltd. Água deionizada foi usada em todos os experimentos. O vidro de óxido de estanho e índio (ITO) (10 × 20 × 1,1 mm com filme de ITO de 185 ± 2 nm e resistência de folha de 6,6 ± 0,1 Ω) foi fornecido pela Shenzhen South Xiangcheng Technology Co., Ltd.

Síntese de Nanopartículas de Co₂P

Fósforo vermelho comercial (2 g) foi disperso em 15 mL H₂O sob sonificação e tratado hidrotérmicamente a 200 °C por 12 h em um autoclave de aço inoxidável revestido com Teflon de 50 mL para limpar camadas de óxido. Então, o fósforo vermelho tratado hidrotérmicamente foi seco em forno a vácuo. Após terminar a pré-tratamento do fósforo vermelho, 1 mmol Co(Ac)₂·4H₂O foi dissolvido em 30 mL de água destilada para obter uma solução aquosa. Então, o fósforo vermelho tratado hidrotérmicamente foi adicionado à solução sob ultrassonificação por 15 min com razão molar de Co/P 1/10. A suspensão preparada foi rapidamente despejada em um autoclave revestido com Teflon de 50 mL. Então, o autoclave foi colocado em um forno eletrônico e tratado hidrotérmicamente a 160, 200, 240 °C por 12 h, respectivamente. Então, o produto foi coletado por centrifugação e lavado três vezes com água destilada e etanol, respectivamente. Finalmente, Co₂P NPs foram secos a 60 °C por 3 h no ar.

Síntese de Co(PO₃)₂

O método de preparação de Co(PO₃)₂ foi referido ao relatório anterior. Solução de metanol 0,1 M CoCl₂·6H₂O foi preparada primeiramente. Então, 2 mL ATMP (50 % em peso) foi adicionado gota a gota em 20 mL da solução roxa acima e agitado por 30 min. O polímero de coordenação de cobalto-metafosfato insolúvel formou-se na solução subsequentemente. O pó rosa obtido foi aquecido a 900 °C sob fluxo de Ar com taxa de aquecimento de 5 °C·min⁻¹ e então mantido por 2 h. Após resfriar até temperatura ambiente, o produto preto foi coletado e reaquecido a 650 °C por 4 h no ar para remover o ligante orgânico carbonizado. Finalmente, o pó roxo claro de Co(PO₃)₂ foi obtido.

Fabricação do Eletrodo Co₂P/ITO

Primeiramente, o vidro ITO (1 cm × 2 cm) foi limpo em acetona, etanol e água deionizada por 10 min, respectivamente, por sonicação. Depois disso, o ITO tratado foi seco sob varredura de nitrogênio. Para a modificação do eletrodo, 5 mg de Co₂P NPs foi disperso em 1 mL de água deionizada para formar suspensão de Co₂P 5 mg mL⁻¹. Então, 5 μL de solução 5% Nafion foi adicionado à suspensão e a mistura foi ultrassonicada por 15 min para obter suspensão uniforme semelhante a tinta. O eletrodo Co₂P/ITO foi preparado por gota de 100 μL de suspensão de Co₂P na superfície do ITO, e seco no ar como eletrodo de trabalho. O processo esquemático de preparação do eletrodo Co₂P/ITO é mostrado no Esquema 1.

Preparação esquemática do eletrodo Co₂P/ITO e detecção de H₂O₂

Caracterizações

Os dados de difração de raios-X (XRD) foram analisados por um difratômetro D8 ADVANCE com radiação Cu Kα. A medição de microscopia eletrônica de transmissão (TEM) foi conduzida usando um Tecnai G2 F20 com detector de espectro de energia dispersa. Espectros de espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS) foram medidos em um espectrômetro Thermo ESCALAB 250XI.

Medidas Eletroquímicas

Medidas de voltametria foram realizadas por estação de trabalho eletroquímica CHI 660E em um sistema de três eletrodos, empregando eletrodo Co₂P/ITO como eletrodo de trabalho, uma folha de platina (1 cm × 1 cm) como contra-eletrodo e Ag/AgCl com solução 3 M KCl como eletrodo de referência para estudar as atividades eletroquímicas das amostras sintetizadas para detecção de H₂O₂. Salina fosfatada tamponada (PBS; 0,1 M, pH 7,4) foi usada como eletrólito para simular o meio fisiológico no corpo humano. Os desempenhos de detecção do eletrodo Co₂P/ITO em direção a H₂O₂ foram investigados por voltametria cíclica (CV) e amperometria (I-t). Todos os experimentos de detecção foram realizados sob agitação de 100 rpm à temperatura ambiente. Testes de impedância eletroquímica foram realizados em estação de trabalho eletroquímica VersaSTAT 3F e solução de ferricianeto foi usada como eletrólito para medição de impedância.

Resultados e Discussão

Caracterização de Nanopartículas de Co₂P

A estrutura cristalina de Co₂P NPs foi confirmada por medida de XRD. A Figura 1a mostra os padrões XRD de amostras de Co₂P preparadas a 160, 200 e 240 °C por 12 h. A amostra de Co₂P preparada a 200 °C mostra picos de difração em torno de 40,7°, 40,9°, 52,0° e 56,2° que correspondem aos planos de difração característicos em (121), (201), (002) e (320) para a fase ortorrômbica de Co₂P (JCPDS n. 32-0306). Quando a temperatura variou de 160 a 200 °C, as intensidades dos picos de difração aumentaram e os picos tornaram-se mais estreitos e agudos, indicando que os produtos tinham uma cristalinitidade maior a 200 °C. No entanto, quando a temperatura atingiu 240 °C, algumas impurezas foram formadas e o pico de difração a 29,7° foi atribuído ao plano de difração em (-222) de Co(PO₃)₂ (JCPDS n. 27-1120). A influência do tempo de síntese na preparação de Co₂P sob 200 °C é mostrada no Arquivo Adicional 1: Fig. S1. Quando a duração do tempo foi controlada dentro de 12 h, os Co₂P NPs obtidos exibiram o menor valor de largura total na metade do máximo do pico (121), sugerindo melhor cristalinitidade. Além disso, nenhuma impureza existia na amostra quando o tempo de reação variou de 6 a 24 h. De acordo com a fórmula de Scherrer, o tamanho de grão calculado de Co₂P NPs preparados a 200 °C por 12 h foi 14,2 nm.

a Padrões XRD de Co₂P NPs preparados a diferentes temperaturas por 12 h. b Imagem de microscopia eletrônica de transmissão e imagem de microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (inseto) de Co₂P NPs. Espectros XPS de Co₂P na região c Co 2p e d P 2p

A morfologia de Co₂P NPs foi avaliada por medidas de TEM. Como mostrado na Fig. 1b, o produto preparado a 200 °C é composto de nanopartículas irregulares com diâmetro em torno de 10–20 nm e duas franjas de rede podem ser claramente vistas na imagem TEM de alta resolução (HRTEM) (inseto na Fig. 1b). A distância entre os planos vizinhos é 0,22 nm, correspondendo às facetas (121) de Co₂P, o que confirma ainda mais que a formação de TMP é Co₂P.

A técnica XPS foi empregada na análise das composições químicas na superfície do Co₂P. O Arquivo Adicional 1: Fig. S2 mostra o espectro de levantamento XPS de Co₂P. Elementos Co, P e O são detectados na amostra, confirmando a existência de Co₂P e alguns produtos oxidados. Espectros de espectroscopia de raios-X dispersiva em energia (EDX) de Co₂P (Arquivo Adicional 1: Fig. S3) confirmam ainda a coexistência de três elementos (Co, P, O) na amostra. Os espectros XPS de alta resolução de Co 2p e P 2p são mostrados na Fig. 1c, d, respectivamente. No espectro Co 2p, os picos a 781,1 e 797,6 eV podem ser atribuídos às energias de ligação (BEs) de Co²⁺ 2p_3/2 e Co²⁺ 2p_1/2, respectivamente. Os picos a 786,0 e 803,1 eV são dois picos satélites aparentes de shake-up. O BE de Co 2p de 778,2 eV desloca-se positivamente em relação ao do Co metálico (777,9 eV), o que sugere que o Co em Co₂P tem uma carga parcial positiva (δ⁺) com valor pequeno (0 < δ < 2). Ao contrário, o BE de P 2p de 129,4 eV desloca-se negativamente em relação ao do P elementar (130,2 eV) de modo que o P tem uma carga parcial negativa (δ⁻) em Co₂P. As mudanças de BE nos elementos Co e P comparados com suas substâncias elementares, respectivamente, revelam que a direção de transferência de densidade eletrônica em Co₂P é de Co para P. Oxidação superficial de Co₂P gera algumas espécies de P oxidado na amostra. Portanto, os picos a 133,2 eV na faixa de BE alta são atribuídos aos óxidos.

Detecção Eletroquímica de H₂O₂ no Eletrodo Co₂P/ITO

Para investigar a atividade eletrocatalítica de Co₂P NPs na redução de H₂O₂, projetamos um eletrodo não enzimático de H₂O₂ por gota de suspensão de Co₂P NPs em superfície de ITO nua. A Figura 2a mostra as curvas CV de ITO nu e Co₂P/ITO em 0,1 M PBS a pH 7,4 com e sem 5,0 mM H₂O₂, respectivamente. As linhas tracejadas indicam que a resposta de ITO nu à redução de H₂O₂ é desprezível. No entanto, o eletrodo Co₂P/ITO exibe um pico de redução notável a −0,5 V na presença de H₂O₂, o que demonstra a proeminente atividade eletrocatalítica de Co₂P NPs em direção à redução de H₂O₂. A Figura 2b apresenta as curvas CV de Co₂P/ITO em diferentes taxas de varredura (de 30 a 100 mV s⁻¹) com 2,5 mM H₂O₂. Ao aumentar a taxa de varredura, a corrente de pico de redução aumentou e o potencial de pico deslocou-se para o lado de potencial mais negativo, indicando que a redução de H₂O₂ no Co₂P/ITO foi uma reação irreversível. A curva de calibração correspondente (inseto, Fig. 2b) mostra que as densidades de corrente de pico de redução aumentam linearmente proporcional à taxa de varredura, sugerindo que a redução eletroquímica de H₂O₂ na superfície do eletrodo Co₂P/ITO é um processo controlado por superfície.

a Curvas CV de ITO nu e eletrodo Co₂P/ITO em 0,1 M PBS com e sem 5,0 mM H₂O₂ a uma taxa de varredura de 100 mV s⁻¹. b Curvas CV do eletrodo Co₂P/ITO em 2,5 mM H₂O₂ em taxas de varredura de 30 a 100 mV s⁻¹. Inseto: O gráfico correspondente de corrente versus taxa de varredura. c Respostas amperométricas do eletrodo Co₂P/ITO com adição sucessiva de H₂O₂ em 0,1 M PBS. d A curva de calibração de corrente em estado estacionário versus concentração de H₂O₂

A Figura 2c, d mostram a resposta amperométrica e a curva de calibração do eletrodo Co₂P/ITO após adição sucessiva de H₂O₂ no 0,1 M PBS a −0,5 V com agitação. O eletrodo Co₂P/ITO exibiu resposta rápida à adição de H₂O₂ e alcançou corrente de estado estacionário dentro de 5 s. A curva de calibração na Fig. 2d mostra que o transdutor exibe uma faixa multi-linear de concentração de H₂O₂ de 0,001 a 1,0 mM, 1,0–5,0 mM e 5,0–10,0 mM. A sensibilidade do sensor altera com o aumento da concentração de H₂O₂, devido à mudança da cinética de redução eletrocatalítica de H₂O₂ na superfície do eletrodo. De acordo com relatórios anteriores, a etapa determinante da taxa de redução de H₂O₂ é dominada pela adsorção de H₂O₂ em baixa concentração, enquanto a ativação de H₂O₂ é o determinante principal em alta concentração. Na região do meio, a cinética de redução de H₂O₂ é controlada por adsorção e ativação ao mesmo tempo. Uma multidão de analitos adsorverão na superfície de Co₂P e cobrirão os sítios ativos na alta concentração, o que leva à diminuição na sensibilidade.

A comparação nos desempenhos de detecção de H₂O₂ da amostra de Co₂P preparada a várias temperaturas e tempos de reação é mostrada no Arquivo Adicional 1: Fig. S4, S5 e Tabela S1, indicando que a amostra de Co₂P preparada a 200 °C por 12 h exibe os melhores desempenhos de detecção de H₂O₂. Quando a temperatura de reação subiu para 240 °C, o Co(PO₃)₂ formado no Co₂P poderia ser considerado como impureza. Para esclarecer ainda mais a influência de Co(PO₃)₂ na detecção de H₂O₂, as propriedades eletroquímicas de Co(PO₃)₂ foram investigadas. Como mostrado no Arquivo Adicional 1: Fig. S6, Co(PO₃)₂ exibe resposta eletroquímica desprezível em direção a H₂O₂ e sua condutividade é inferior a Co₂P, o que diminui o sinal de corrente de Co₂P/ITO no teste amperométrico. Portanto, a maior pureza e melhor cristalinitidade da amostra de Co₂P podem contribuir para a melhoria dos desempenhos de detecção. Assim, escolhemos a amostra de Co₂P preparada a 200 °C e 12 h como o melhor material de detecção de H₂O₂. A curva de calibração I–t também apresenta uma boa relação linear na concentração de 1,0–50 μM, a faixa fisiológica de concentração de H₂O₂ em biossistema, o que poderia ser útil para melhorar a possibilidade de aplicações práticas deste sensor. Além disso, o limite de detecção (LOD) do sensor de H₂O₂ pode ser calculado como 0,65 μM a uma razão sinal-ruído de 3. Comparado com sensores de H₂O₂ previamente relatados, os desempenhos eletroquímicos abrangentes do nosso transdutor Co₂P/ITO são superiores àqueles com sensibilidade favorável, faixa linear e LOD, como mostrado na Tabela 1.

Após detectar 1,0 mM H₂O₂ repetidamente por 35 vezes (Fig. 3a, b), os espectros XPS nas regiões Co 2p e P 2p de Co₂P são analisados para investigar ainda mais o mecanismo de detecção. Não há mudança significativa na posição dos picos na região P 2p antes e depois da detecção de H₂O₂. No entanto, os picos a 778,2 e 793,0 eV no espectro Co 2p desapareceram após múltiplas medições. Como o pico a 778,2 eV indica a existência de espécies de Co reduzidas na amostra de Co₂P, o desaparecimento destes dois picos demonstra que as espécies de Co reduzidas com baixa valência em Co₂P podem ser oxidadas por H₂O₂ durante o processo de detecção, especialmente com alta concentração de H₂O₂. Os picos remanescentes na região Co 2p (782,1 e 798,3 eV) são atribuídos a Co²⁺ 2p_3/2 e Co²⁺ 2p_1/2, respectivamente, sugerindo a existência exclusiva de espécies Co(II) em Co₂P após múltiplas medições. De acordo com relatórios anteriores sobre a utilização de eletrocatalisador baseado em cobalto na detecção de H₂O₂, espécies Co²⁺ são demonstradas como sítios ativos catalíticos para redução de H₂O₂. Geralmente, a redução eletroquímica de H₂O₂ passa por duas etapas em PBS, como mostrado abaixo.

H₂O₂ + e⁻ → OH_ad + OH⁻ (1)
OH_ad + e⁻ → OH⁻ (2)
2OH⁻ + 2H⁺ → 2H₂O (3)

Comparação de espectros XPS na região a Co 2p e b P 2p de Co₂P antes e depois da detecção

Na primeira etapa, H₂O₂ obtém um elétron para formar OH⁻ adsorvido (OH_ad). Quando o intermediário OH_ad obtém um elétron adicional, o produto final de redução de H₂O₂, H₂O, é gerado. Como o potencial redox de H₂O₂/H₂O é maior que Co³⁺/Co²⁺, as espécies Co(II) em Co₂P podem ser oxidadas a Co(III) no processo de transferência de elétrons e H₂O₂ é reduzido a H₂O irreversivelmente. Durante o teste amperométrico, o viés aplicado é −0,5 V versus Ag/AgCl (igual a 0,14 V vs. NHE), que é menor que o potencial redox padrão de Co³⁺/Co²⁺. Como resultado, o Co(III) oxidado pode ser reduzido a Co(II) e estes sítios ativos catalíticos de Co(II) são regenerados novamente. Portanto, pode-se concluir que o ciclo catalítico de espécies Co(II) ocorre durante a detecção eletroquímica de H₂O₂ e as espécies de Co reduzidas com baixa valência são oxidadas por H₂O₂ após medições repetitivas.

Seletividade, Estabilidade, Reprodutibilidade e Repetibilidade do Eletrodo Co₂P/ITO

Desempenho anti-interferência é outra propriedade importante de biossensor. Nitrogênio de alta pureza foi utilizado para evitar a influência do oxigênio dissolvido em solução porque o oxigênio poderia ser reduzido a potencial similar que foi aplicado no teste amperométrico. Comparando as curvas CV de Co₂P/ITO em 0,1 M PBS com ou sem purga de nitrogênio, o potencial de redução e a resposta de corrente de 2,5 mM H₂O₂ são similares, como mostrado na Fig. S8, o que portanto sugere que a interferência de oxigênio dissolvido pode ser negligenciada. Seletividade de Co₂P/ITO também foi testada com substâncias comuns e outras moléculas pequenas em fluido corporal, como alguns sais inorgânicos, sacarídeos, aminoácidos e biomoléculas redutoras. Como mostrado na Fig. 4a, a resposta de corrente após adicionar os interferentes acima pode ser negligenciada comparada com a resposta de 1,0 mM H₂O₂. Como ambos os dois átomos de O de H₂O₂ poderiam ser ligados com um ou dois átomos de Co, a molécula de H₂O₂ adsorveria quimicamente nas espécies Co(II) em Co₂P especificamente. Além disso, a interferência da oxidação indiscriminada de alguns compostos redutores em amostras biológicas reais em alto potencial pode ser também reduzida significativamente em potencial de viés mais baixo. Portanto, a seletividade favorável de Co₂P em direção a H₂O₂ beneficia-se principalmente das espécies Co(II) como sítios de adsorção específicos e o potencial de viés negativo aplicado durante o processo de detecção.

a Respostas amperométricas do eletrodo Co₂P/ITO com a adição de 1 mM H₂O₂ e outras espécies interferentes (10 mM NaCl, KCl, Glu, Fru, ureia, L-Gly, L-Arg, L-Lys, AA; 1 mM DA, UA; 0,5 mM APAP) em 0,1 M PBS. b As correntes de pico catódicas de dez curvas CV sucessivas em 50 μM H₂O₂. c Reprodutibilidade de seis eletrodos Co₂P/ITO para detectar 1,0 mM H₂O₂. d Repetibilidade do eletrodo Co₂P/ITO para detectar 1,0 mM H₂O₂ oito vezes

Além disso, a estabilidade, reprodutibilidade e repetibilidade do transdutor Co₂P/ITO também foram avaliadas. As correntes de pico de redução de dez curvas CV sucessivas em 50 μM H₂O₂ é mostrada na Fig. 4b. Após dez ciclos, a corrente de pico do eletrodo caiu apenas 2,7%. Além disso, o sensor manteve cerca de 98,2% de sua resposta de corrente inicial após ser armazenado no ar por um mês (Fig. S9), demonstrando estabilidade de detecção ideal e excelente durabilidade a longo prazo. A reprodutibilidade eletrodo-a-eletrodo é investigada calculando o desvio padrão relativo (RSD) das respostas de corrente de H₂O₂. Para eliminar o erro potencial da fabricação do eletrodo o máximo possível, a densidade de corrente em estado estacionário na presença de H₂O₂ é subtraída pelo sinal de fundo inicial do eletrodo individual e o valor de diferença obtido é considerado como a resposta eletroquímica de cada eletrodo. Seis eletrodos Co₂P/ITO foram fabricados sob as mesmas condições para experimentos controlados e o RSD das respostas de corrente foi 1,24%, como mostrado na Fig. 4c, indicando a reprodutibilidade relativamente excelente de Co₂P/ITO. Enquanto isso, a repetibilidade foi medida em um eletrodo detectando 1,0 mM H₂O₂ oito vezes, e RSD de 1,14% foi alcançado (Fig. 4d). Os resultados acima ilustram a satisfatória estabilidade, reprodutibilidade e repetibilidade do eletrodo para detecção eletroquímica não enzimática de H₂O₂.

Conclusão

Em resumo, Co₂P NPs foram sintetizadas com sucesso por método hidrotérmico. Além disso, as Co₂P NPs preparadas a 200 °C por 12 h foram comprovadas como um catalisador eficiente em direção à redução eletroquímica de H₂O₂ em PBS pH 7,4. Como um sensor não enzimático de H₂O₂, o eletrodo Co₂P/ITO exibiu uma resposta amperométrica rápida menor que 5 s, uma faixa de resposta mais ampla de 0,001 a 10,0 mM e um baixo limite de detecção de 0,65 μM, bem como seletividade satisfatória, reprodutibilidade e estabilidade. Este trabalho visa ampliar a pesquisa sobre a aplicação de fosfeto de metal de transição na detecção eletroquímica de pequenas biomoléculas e nosso sensor Co₂P/ITO poderia ser projetado como uma nova plataforma não enzimática para detecção de H₂O₂.