碳黑负载尖晶石型ZnFe2O4复合材料增强环境食品基质中除草剂敌草隆检测性能研究

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Enhancing herbicide diuron detection in environmental food matrices with a spinel ZnFe 2O 4 anchored on carbon black composite

　　本文报道了一种基于锌铁氧体@碳黑（ZnFe2O4@CB）复合材料的先进电化学传感器，用于高灵敏检测环境及食品基质中的持久性除草剂敌草隆（Diuron）。该传感器通过协同效应实现了宽线性范围（0.01–41.01 μM和51.01–203.01 μM）、低检测限（0.0034 μM）和高灵敏度（12.5 μA μM–1 cm–2），在实际样品检测中表现出优异回收率（97.46–102.3%），为环境监测和食品安全领域提供了可靠分析平台。

　　

章节亮点

使用的材料

铁(II)硫酸盐七水合物（FeSO₄·7H₂O, ≥99%）、锌硝酸盐六水合物（Zn(NO₃)₂·6H₂O, ≥98%）、氢氧化钠（NaOH, 97%）和盐酸（HCl, 99%）购自西格玛奥德里奇公司。所有溶液均使用超纯Milli-Q水（电阻率：18.2 MΩ·cm）新鲜配制。电催化测量使用铁氰化钾（K₃[Fe(CN)₆]）、亚铁氰化钾（K₄[Fe(CN)₆]）和氯化钾（KCl）作为氧化还原探针。选择敌草隆（C₉H₁₀Cl₂N₂O, ≥98%）作为目标分析物。

X射线衍射分析

通过X射线衍射（XRD）对原始ZnFe₂O₄、碳黑（CB）和ZnFe₂O₄@CB复合材料的晶体结构进行了表征，结果如图2a所示。ZnFe₂O₄的XRD图谱在2θ值为18.18°、29.90°、35.22°、36.84°、42.80°、46.86°、53.09°、56.59°和62.14°处显示出明显的衍射峰，分别对应（1 1 1）、（2 2 0）、（3 1 1）、（2 2 2）、（4 0 0）、（3 3 1）、（4 2 2）、（5 1 1）和（4 4 0）晶面，这与立方尖晶石结构的ZnFe₂O₄标准卡片（JCPDS No.）一致。

结论

本研究通过简单的共沉淀法结合煅烧工艺，成功合成了ZnFe₂O₄@CB纳米复合材料，获得了一种结构坚固且具有电化学活性的传感材料。将ZnFe₂O₄尖晶石与导电碳黑相结合，制备出了具有高比表面积且颗粒分散均匀的复合材料，这一点通过全面的结构和形貌表征得到了验证。电化学测试证实，ZnFe₂O₄@CB修饰电极为敌草隆（DRN）的氧化还原反应提供了增强的催化活性。