在葡萄糖傳感器電極材料的設計背景下，科研工作者對金屬有機框架（MOF）的研究興趣日益濃厚。主要是由于 MOF 的特殊結構，特別是其獨特的晶體結構和大量的孔隙率，可以增強對葡萄糖的吸附潛力。在酶基電極材料中，MOFs可作為固定葡萄糖氧化酶的有效基質，從而增強酶的穩定性。在非酶電極材料中，MOF表面暴露的金屬位點不僅可以作為葡萄糖氧化的催化中心，還可以通過與葡萄糖的相互作用來增強選擇性。然而，MOF 固有的低電導率削弱了它們在非酶葡萄糖傳感器中的催化能力。因此，研究人員經常將碳/金屬/氧化物等材料與MOFs復合，以改善MOFs在葡萄糖氧化中的催化性能。然而，這些方法往往忽視了如何提高MOF 材料固有的電化學反應活性。此外，根據現有文獻，無論是MOF還是其他過渡金屬化合物，在催化葡萄糖氧化的過程中，其表面都不可避免地會生成羥基氧化物。因此，這就提出了一個關鍵問題：對MOF進行適度氧化是否可提高其催化葡萄糖的固有活性？

在本工作中，我們選擇葡萄糖傳感中常用的ZIF-6作7為代表，研究其氧化程度對其結構和葡萄糖催化性能的影響。采用電化學活化策略對ZIF-67進行氧化處理，ZIF-67催化葡萄糖的活性隨著活化時間的延長逐漸增強，在活化2 h后達到最佳。活化后的ZIF-67的檢測靈敏度比初始ZIF-67提高了19倍，檢測限（LOD）從7 μM降低至0.4 μM。研究結果表明，ZIF-67的氧化程度隨著持續活化而迅速加深，并在活化2小時后基本重構為CoOOH，并伴隨著從立方八面體到花狀的形態變化。同時，理論研究表明ZIF-67不適合作為穩定的葡萄糖傳感器電極，因為吸附的葡萄糖分子加速了ZIF-67中配體的解離和Co-N鍵的斷裂。因此，我們的工作對于合理設計下一代基于MOFs電極材料的葡萄糖傳感器具有重要意義。

圖1 ZIF-67 的 (a) 合成過程、(b) XRD、(c) SEM、(d) TEM 和 (e) EDS 圖。

圖2 (a) ZIF-67在0 mM和5 mM葡萄糖電解質中的CV曲線；(b) ZIF-67 在不同電壓下活化 0.5 小時后在5 mM 葡萄糖電解質中的 CV 曲線；(c) ZIF-67在1.3 V vs Ag/AgCl活化不同時長后在 5 mM 葡萄糖電解質中的 CV 曲線；(d) ZIF-67活化不同時長后在5 mM葡萄糖電解質中的電化學阻抗譜；(e) ZIF-67-1.3 V-2 h 和 (f) ZIF-67 在 0.1 M NaOH 中浸泡 4 天后在 5 mM 葡萄糖電解質中的 CV 曲線。

圖3催化劑在0.5 V vs Ag/AgCl 下不同葡萄糖濃度中的電流響應：(a) 低葡萄糖濃度和 (b) 高葡萄糖濃度；電流密度和葡萄糖濃度之間的線性關系：(c)低葡萄糖濃度和(d)高葡萄糖濃度；(e) ZIF-67-1.3-V-2 h對葡萄糖的響應時間間隔；(f) ZIF-67-1.3 V-2 h在 0.5 V vs Ag/AgCl下對各種干擾物的選擇性電流響應。

圖4 (a) XRD 圖譜，(b) XPS 中 Co³⁺/Co²⁺比率的統計分析，以及 (c) 初始 ZIF-67、ZIF-67-1.3 V-1 h 和 ZIF-67-1.3 V-2 h 的拉曼光譜；(d) ZIF-67-1.3 V-1 h 和 (e) ZIF-67-1.3 V-2 h 的 SEM 圖像；ZIF-67-1.3 V-2 h的(f)、(g) TEM圖像和(h) HRTEM圖像。

圖5 ZIF-67吸附葡萄糖分子后的結構變化，(a) 初始ZIF-67的模型，(b) ZIF-67吸附葡萄糖的模型，(c) 計算葡萄糖吸附能時ZIF-67的模型；CoOOH吸附葡萄糖分子后的結構變化，(d) 初始CoOOH模型，(e) CoOOH吸附葡萄糖模型，(f) 計算葡萄糖吸附能后CoOOH模型。

何大平，武漢理工大學理學院副院長，教授、博士生導師，同時出任武漢漢烯科技有限公司董事長，湖北省宏觀石墨烯技術專業型研究所所長。主要從事功能化石墨烯材料的制備與應用，尤其是石墨烯材料的合成與結構調控及其在熱管理、新能源設備、傳感器及射頻微波等交叉領域應用，依托所建立的相關產學研配套平臺成功推動多項成果轉化落地，與多家知名企業形成深度合作。共申請國家發明專利30余項，已授權10余項，以第一作者、通訊作者在Nature Communications, AdvancedMaterials, AngewandteChemie, ACS Nano, Advanced Functional Materials等期刊發表高水平論文90余篇。主持承擔科技部重點研發計劃專項課題等多項課題。個人獲“英國皇家學會牛頓學者”、“湖北省楚天學子”、及“武漢英才”（創業類）等多項榮譽，帶領團隊獲“全國工人先鋒號”等榮譽。

Jin H, Zeng W, Qian W, et al. Accelerated reconstruction of ZIF-67 with significantly enhanced glucose detection sensitivity. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.1007/s12274-023-6409-0.