中国科学院理化技术研究所《CEJ》：探索钴基尖晶石纳米催化剂MCo2O4用于葡萄糖传感

主要观点总结

本文研究了六种钴基尖晶石纳米催化剂MCo2O4（M=Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn）在葡萄糖电化学传感领域的应用。结果表明，NiCo2O4对葡萄糖的电催化氧化活性最高，产生的法拉第电流是Co3O4的三倍多。研究还从热力学和材料电子结构角度（d带中心）解释了材料对葡萄糖的电催化活性，发现d带中心与催化葡萄糖活性呈“火山型”关系。这一研究对于葡萄糖电催化剂的筛选、设计以及葡萄糖传感等领域具有指导意义。

关键观点总结

关键观点1: MCo2O4（M=Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn）对葡萄糖的催化活性顺序

在含3mM葡萄糖的0.1M氢氧化钾电解液中，电催化氧化活性顺序是：NiCo2O4 > CuCo2O4 > MnCo2O4 > Co3O4 > FeCo2O4 > ZnCo2O4，其中NiCo2O4产生的法拉第电流是Co3O4的三倍多。

关键观点2: NiCo2O4的葡萄糖传感性能

当NiCo2O4被负载到碳布电极上进行葡萄糖电化学传感测试时，表现出较高的线性灵敏度和稳定性。

关键观点3: 吉布斯自由能计算与电子结构关系

密度泛函理论计算表明，NiCo2O4对葡萄糖的高电催化氧化活性是由于其有效降低了中间体解吸形成氧化产物的吉布斯自由能垒。此外，提出了MCo2O4对葡萄糖的电催化氧化活性与其d带中心呈“火山型”关系，为使用d带中心作为描述符来筛选高效的葡萄糖电催化剂提供了有价值的指导。