过氧化氢（H₂O₂）既是一种重要的化工产品，又是生物体内众多酶促反应的产物，在疾病诊断、生物成像、人类反恐等方面有广泛应用。因此，开发准确、快速、可靠的检测H₂O₂的方法显得尤为重要。在众多检测手段中，电化学传感器具有灵敏度高，响应快速，成本低廉等优势。目前，H₂O₂电化学传感器主要包括基于酶的生物传感器和基于纳米材料的无酶传感器两大类。虽然生物传感器具有良好的选择性和高灵敏度，但是酶的不稳定性会造成传感器件性能的降低甚至失效。随着纳米材料科技的迅速发展，纳米材料的诸多优异性促使人们逐渐将眼光转向基于各种纳米材料的无酶传感器。

在无酶传感器的研究中，两个重要的问题一直受到学术界的关注：问题一，如何降低电化学传感器的成本？研究证明贵金属纳米材料（Pt，Ag，Au，Pd等）在电化学检测H₂O₂中具有显著的电催化性能，但是这些贵金属材料电极材料大大地增加了电化学传感器的成本。问题二，如何避免纳米材料在制备和使用过程中的团聚问题？有研究表明金属纳米粒子的尺寸和分散度对其催化性能有较大的影响。

近期，中国科学院长春应用化学研究所的研究课题组以商业化密胺树脂泡沫和三氯化铁为原料，成功制备了氮掺杂三维碳材料负载非贵金属纳米粒子的复合材料，有效地解决了无酶传感器备受关注的两个问题。相关研究“Fe₃C-functionalized 3D nitrogen-dopedcarbon structures for electrochemical detection of hydrogen peroxide”以封面论文发表于Science Bulletin（《科学通报》英文版）2015年第5期，由中科院长春应化所陈卫研究员担任通讯作者撰写。

该研究将本身含有丰富碳和氮源的商业化密胺树脂泡沫和三氯化铁作为原料，通过一步高温碳化的策略制备出了碳化铁功能化的三维氮掺杂碳材料（Fe₃C/NG）。结构表征表明，所得到的杂化碳材料（Fe₃C/NG）保持着碳泡沫原有的三维骨架结构且其表面均匀地分布着粒径约为122 nm的Fe₃C颗粒，更重要的是该杂化材料具有高比表面积和大孔容。由于Fe₃C/NG中Fe₃C和氮掺杂的碳催化活性位点的协同作用，其对非酶过氧化氢的电化学检测表现出高的灵敏度和选择性，检出限达到0.035 mmol/L。

这一研究将具有机械强度高，耐酸耐碱，电阻较低，电位窗口宽等特点的碳纳米材料用作载体担载非贵金属纳米粒子作为电化学过氧化氢传感器的电极材料，该结构不仅可以大大提高电化学活性纳米粒子的分散度和比表面积，同时也降低了传感器的成本。因此，Fe₃C/NG杂化碳材料有望取代贵金属纳米材料，在生物传感器的构建方面具有广泛的应用前景。

     该项研究得到了国家自然科学基金（21275136）和吉林省自然科学基金（201215090）资助。

了解该研究详情请读原文：

http://www.scibull.com:8080/EN/abstract/abstract509696.shtml