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Anal. Chim. Acta.（IF=6.2）基于Fe3O4的纳米传感器对氯霉素的反应能力，探究磁场对电解质理化特性影响

电化学传感器是检测有毒化学物质的最简单、快速和灵敏的设备。然而，电化学传感器的裸电极上电子转移缓慢，缺乏官能团和活性位点，易发生表面钝化，稳定性较差等问题。常见的改善方法主要为电极材料及电极表面修饰改性等。目前，物理场作为新型技术已广泛应用于纳米材料改性，特别是磁性纳米材料。

越南菲尼卡大学Pham研究团队在化学领域Top期刊Analytica Chimica Acta在线发表了题为“Advances in magnetic field-assisted electrolyte’s physicochemical properties and electrokinetic parameters: A case study on the response ability of chloramphenicol on Fe3O4@carbon spheres-based electrochemical nanosensor”的文章，构建了一种由Fe₃O₄NPs和碳球（CSs）制备而成的电化学传感器用于检测氯霉素（CAP），并在外部磁场环境下，探究磁场对电解质溶液理化特性、电荷转移、传质、电催化能力等一系列影响。

研究发现，采用CSs、Fe₃O₄NPs和Fe₃O₄@CS纳米复合材料对传感器电极表面进行修饰，加入CSs后，Fe₃O₄NPs与表面矩态的相互作用减弱，Fe₃O₄@CS的矫顽力和磁化强度降低。与裸电极相比，修饰后的电极峰值电流强度显著增加。在外部磁场作用下，Fe₃O₄和Fe₃O₄@CS修饰的电极的峰值电流响应略有提升，Fe₃O₄@CS/SPE和Fe₃O₄/SPE分别增加15.65%和19.85%。此外，Fe₃O₄/SPE和Fe₃O₄@CS/SPE下的活性电化学表面积（AESA）值分别增加19.8%和15.7%，相反，峰峰分离值（ΔEp）逐渐减小，说明在外部磁场作用下，电导率和电荷转移力学增强，Fe₃O₄/SPE、Fe₃O₄@CS/SPE和CS/SPE的ΔEp分别下降8.9%、9.2%和2.2%，在外部磁场作用下电解离子向电极结构中的表面/孔隙的扩散性增强，外部磁场对Fe(CN)₆^3-/4-探针电子转移反应的扩散具有积极作用。KCl电解质溶液和K₃Fe(CN)₆/K₄Fe(CN)₆探针在溶液中产生大量离子（K⁺, Cl^-和Fe(CN)₆^3-/4-），受到外部磁场的作用，导致其电解质和探针离子高极化，电子迁移率提高。在外部磁场作用下，所有修饰电极的界面电容（Cdl）呈降低趋势，其中Fe₃O₄/SPE、Fe₃O₄@CS/SPE和CS/SPE的Cdl分别下降51%、41%和38%，即使CS不含磁性材料，但外部磁场下对电解质中离子/电子扩散的影响依然显著。磁场环境下，Fe₃O₄/SPE和Fe₃O₄@CS/SPE具有更均匀的电极表面，利于电极上活性位点激活并促进取向的偶极子暴露于Fe^3+/2+探针离子。修饰后的电极对CAP氧化还原过程具有出色的电化学活性，在有无磁场环境下，CAP的电化学反应均发生在Fe₃O₄@CS/SPE的表面吸附过程中，且在外部磁场作用下，电极-电解质界面上CAP分子电子转移反应的吸附容量和转移速率常数等动力学参数显著增强。在高浓度CAP下，分子易发生扩散和传质，外部磁场对CAP的电化学影响不起决定作用，然而，当低浓度CAP下，外部磁场对电流相应具有积极影响。外部磁场对电解质溶液的理化特性（电荷转移速率、传质）和电极特性（吸附容量、相互作用活性和电催化能力）均具有积极作用。磁场技术与修饰电极材料相结合，在能源、环境和传感器相关领域具有极大的应用潜力。