A triboelectric nanosensor based on ultra-thin MXene composite paper for heavy metal ion detection

摩擦电效应 检出限 材料科学 复合数 纳米传感器 纳米技术 线性范围 纳米颗粒 金属 复合材料 化学 冶金 色谱法
作者
Engui Engui Wang,Yu Cao,Yuan Bai,Yansong Gai,Yizhu Shan,Qi Li,Tao Jiang,Hongqing Feng,Zhou Li
出处
期刊:Journal of Micromechanics and Microengineering [IOP Publishing]
卷期号:32 (4): 044003-044003 被引量:8
标识
DOI:10.1088/1361-6439/ac542b
摘要

Abstract Heavy metal pollution has become increasingly serious in recent decades with the progress of industrialization, posing a significant threat to human health. This raises the demand for portable and ease of use heavy metal ion detection devices. In this study, we develop ultra-thin (5 µ m) and highly flexible composite paper of MXene/bacterial cellulose (M/BC x , with x denoting the BC content) and apply it in a self-powered triboelectric nanosensor (TENS) to do heavy metal ion detection. The M/BC x composite paper is fabricated using a simple vacuum filtration method, and combines the advantages of the high electrical conductivity of MXene with the excellent mechanical properties of BC. The TENS employs the M/BC x composite paper and polytetrafluoroethylene as the friction layers, and the influences of different ratios of M/BC x on the electrical signals is investigated. The TENS shows high sensitivity in the detection of Cu 2+ , Cr 3+ , and Zn 2+ , as the detection limit is as low as 1 µ M without the need of ligand molecules. A linear range of 10–300 µ M is obtained. The TENS also shows excellent stability after more than 10 000 continuous operations. This simple-structured, cost-effective and durable TENS device provides new insights into the methodology of heavy metal ion detection and can be further developed for the detection of the corresponding ions in serum.

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