近日，课题组在基于柔性材料的电化学生物传感器检测多巴胺的课题取得突破，并在《Applied Surface Science》（IF=7.39/Q1）期刊上发表名为“Electronic structure optimization of titanium-based layered oxide to boost flexible sensing performance”的论文，这项工作主要利用双阴离子掺杂策略有效地优化了Na2Ti3O7（NTO）的电子结构，并将其用作电化学传感平台实现高效检测人体体液多巴胺。
柔性化学传感器在实时健康监测、物联网和机器人等的应用方面引起了极大的关注。其中，钛基层状氧化物（TLO）具有较高的成分可调性、成本低、对环境友好、催化稳定性高、电压窗口范围大等特点，可作为潜在的高性能传感器材料。然而导电性和吸附能力较差的缺点限制了其实际应用。本论文指出，S和N双阴离子掺杂技术可以降低Na2Ti3O7（NTO）层间钠离子的电子密度，增强Ti 3d-O 2p键的杂化，优化费米能级附近的p-blocking中心，从而降低NTO的带隙，有利于S, N-Na2Ti3O7（S, N-NTO）的电子转移和吸附能力，有效地解决了钛基材料导电性差的问题，为多巴胺的实时检测提供了又一种备选方案。
本文设计了一种S、N双阴离子掺杂来优化TLO电子结构的高效策略，组合的S、N-NTO和柔性纸质便携式微传感器分别在人的汗液中达到100 nM和在人血清中分别达到150 nM的较低DA检测限。此外，基于S, N-NTO所制备的柔性便携式微传感器显示出良好的机械稳定性和耐久性，表明其在可穿戴设备中的实际应用具有广阔前景。同时，该研究不仅为可穿戴医疗器械的设计提供了重要指导，而且阐明了阴离子掺杂在优化层状过渡金属氧化物电子结构中的重要作用。
该项工作得到了中国国家自然科学基金（42030502，42090041）、广西自然科学基金重点项目（2020GXNSFDA297015）、广西省自然科学基金（2022GXNSFAA035565）等经费的支持。