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Boosting Photo‐Electro‐Fenton Process Via Atomically Dispersed Iron Sites on Graphdiyne for InVitro Hydrogen Peroxide Detection

过氧化氢 Boosting(机器学习) 材料科学 光化学 化学工程 纳米技术 化学 有机化学 计算机科学 机器学习 工程类
作者
Ge Li,Yan Zheng,Guangxuan Hu,Bin Chen,Yu Gu,Jianyu Yang,Hongbin Yang,Fangxin Hu,Changming Liu,Chunxian Guo
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (33) 被引量:3
标识
DOI:10.1002/smll.202301540
摘要

Hydrogen peroxide (H2 O2 ) is essential in oxidative stress and signal regulation of organs of animal body. Realizing in vitro quantification of H2 O2 released from organs is significant, but faces challenges due to short lifetime of H2 O2 and complex bio-environment. Herein, rationally designed and constructed a photoelectrochemical (PEC) sensor for in vitro sensing of H2 O2 , in which atomically dispersed iron active sites (Hemin) modified graphdiyne (Fe-GDY) serves as photoelectrode and catalyzes photo-electro-Fenton process. Sensitivity of Fe-GDY electrode is enhanced 8 times under illumination compared with dark condition. The PEC H2 O2 sensor under illumination delivers a wide linear range from 0.1 to 48 160 µm and a low detection limit of 33 nm, while demonstrating excellent selectivity and stability. The high performance of Fe-GDY is attributed to, first, energy levels matching of GDY and Hemin that effectively promotes the injection of photo-generated electrons from GDY to Fe3+ for reduced Fe2+ , which facilitates the Fe3+ /Fe2+ cycle. Second, the Fe2+ actively catalyzes H2 O2 to OH- through the Fenton process, thereby improving the sensitivity. The PEC sensor demonstrates in vitro quantification of H2 O2 released from different organs, providing a promising approach for molecular sensing and disease diagnosis in organ levels.
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