在当今社会，海鲜因其丰富的营养价值和独特的风味而备受消费者青睐。然而，随着工业化的快速发展，海洋环境正面临着前所未有的重金属污染威胁。镉(Cd²⁺)和铅(Pb²⁺)作为两种典型的重金属离子，通过食物链在海洋生物体内富集，最终可能进入人体，对健康造成严重危害。长期通过饮食摄入镉会导致肾脏、肝脏和骨骼病变；而铅的摄入则会损害造血系统和神经系统，尤其影响青少年的智力发育和身体成长。面对这一严峻挑战，如何快速、准确地检测海鲜中的重金属含量，成为保障食品安全的关键环节。

      针对上述挑战，长春工程学院、长春大学和长春工业大学的研究团队在《Food Chemistry》期刊上发表了一项突破性研究成果——开发了一种基于氧化石墨烯支撑的MOFs-纳米纤维碳气凝胶/丝网印刷碳电极(NH₂-MOF@GO-NF碳气凝胶/SPCE)的新型电化学传感器，用于同时检测海鲜中的Cd²⁺和Pb²⁺。

     这项研究的核心创新在于将氧化石墨烯(GO)整合到负载NH₂-UIO-66的纳米纤维碳气凝胶中，增强了三维导电网络和有效活性表面积(0.34 cm²)，从而有效提高了离子富集和氧化还原反应速率。通过Box-Behnken设计优化后，该传感器在1-150 μg·L⁻¹的线性范围内检测镉和铅的检测限(LOD)分别达到0.16 μg·L⁻¹和0.07 μg·L⁻¹。

• 创新的传感器设计：通过将GO与纳米纤维结合，构建了稳定的三维导电网络，显著提高了传感器的导电性能和电化学活性表面积（0.34 cm²），从而增强了重金属离子的富集能力和氧化还原反应速率

• 优异的检测性能：传感器在1-150 μg·L⁻¹的线性范围内表现出高灵敏度，对Cd²⁺和Pb²⁺的检测限（LOD）分别低至0.16 μg·L⁻¹和0.07 μg·L⁻¹，远低于国家食品安全标准规定的限量值

• 高选择性与抗干扰能力：传感器在海鲜样品中表现出优异的抗干扰能力，能够有效区分目Cd²⁺和Pb²⁺与其他常见金属离子和有机化合物

• 实际应用验证：在虾、海螺、蛤蜊中的检测结果与ICP-OES方法一致，回收率在90.6%至115.6%之间，验证了传感器的准确性和可靠性

图1.NH₂-MOF@GO-NF碳气凝胶/SPCE传感器的制备工艺及海鲜中HMIs的电化学检测

图2.NH₂-MOF@GO_5%-NF 碳气凝胶（ab）、NH₂-MOF@GO_15%-NF 碳气凝胶（cd）和 NH₂-MOF@GO_30%-NF 碳气凝胶（ef）的SEM

图3.GO、NH₂-UiO-66、NH₂-MOF@GO-NF 气凝胶和 NH₂-MOF@GO-NF 碳气凝胶的傅立叶变换红外光谱（a）；NH₂-MOF@GO_5%~30%-NF 碳气凝胶的 XRD（b）、氮吸附-脱附等温线（c）和孔径分布（d）

表1.研究了NH₂-MOF@GO_5%~30%-NF碳气凝胶的比表面积、总孔容和孔径分布

图4.在含有 5 mM [Fe (CN)₆]^3-/4-的0.1M KCl溶液中的CV曲线（a）和EIS 曲线（b）；在pH4.5、含有50μg⋅L^-1 Cd²⁺和 Pb²⁺的0.1M HAc-NaAc 缓冲溶液中的 DPASV 性能（c）；NH₂-MOF@GO_5%~30%-NF 碳气凝胶在 10 -100 mV⋅S^-1 的扫描速率下的 EASA 表征结果（d-i）

图5.修饰量、沉积时间、pH、沉积电位对电化学检测Cd²⁺影响的二维等值线图和三维响应面图

图6.修饰量、沉积时间、pH、沉积电位对Pb²⁺电化学检测影响的二维等值线图和三维响应面图

图7.NH₂-MOF@GO_15%-NF碳气凝胶/SPCE传感器在0.1 M HAc-NaAc缓冲溶液中单独和同时检测Cd²⁺和Pb²⁺的DPASV性能表2.Cd²⁺和Pb²⁺的电化学检测电极性能比较

图8.NH₂-MOF@GO_15%-NF碳气凝胶/SPCE传感器的DPASV方法机理的示意图（a）; NH₂-MOF@GO_15%-NF碳气凝胶/SPCE的XPS分析（b）、（d）;在含有50 μg·L^-1Cd²⁺和Pb²⁺的pH4.5的0.1 M HAc-NaAc缓冲溶液中富集的NH₂-MOF@GO_15%-NF碳气凝胶/SPCE的XPS光谱（c）、（e）、（f）、（g）

表3.将NH₂-MOF@GO_15%-NF碳气凝胶/SPCE传感器用于海鲜中Cd²⁺和Pb²⁺的检测

      本研究以一步静电纺丝法制备的PAN纤维为原料，负载NH₂-UiO-66制备气凝胶，并以氧化石墨烯为纤维网络骨架的支撑模块制备碳气凝胶。传感器独特的三维网络结构提高了传感器的电化学反应速率，大的电化学电活性面积促进了离子富集（EASA：0.34 cm²）。该传感器可同时检测 Cd²⁺和 Pb²⁺，线性范围为1-150μg⋅L^-1 ，最低检测限分别为0.16μg⋅L^-1和0.07μg⋅L^-1。该传感器抗干扰能力强，稳定性好，能准确检测对虾、海螺和蛤蜊中Cd²⁺和Pb²⁺的含量，均符合国家标准。该传感器为今后食品安全的实时监测提供了技术支持。

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