一种基于化学驱动的氧化还原循环系统的比色法和智能手机双通道传感器，用于高灵敏度检测丙酮

《ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY》：A colorimetric and smartphone dual-channel sensor for highly sensitive detection of acetone based on chemically driven redox-cycling system

基于氧化还原循环系统的颜色指示传感器与智能手机联用检测丙酮，利用OPD-Cu2?反应生成DAP及Fenton-like催化循环实现颜色变化和紫外吸收峰（440nm）。丙酮干扰导致颜色褪浅，检测限0.5μM，线性范围2μM-5mM，智能手机RGB分析验证与紫外光谱一致性，并成功应用于真实水样检测。

　　

摘要

本文介绍了一种基于化学驱动的氧化还原循环反应系统的比色传感器和双通道智能手机传感器，用于灵敏检测丙酮。在该氧化还原循环系统中，o-苯二胺（OPD）作为比色底物。最初，无色的OPD被Cu²⁺离子氧化生成Cu⁺离子和淡黄色的2,3-二氨基吩嗪（DAP）。过氧化氢（H₂O₂）与生成的Cu⁺离子之间的类芬顿反应促进了Cu²⁺离子和羟基自由基（·OH）的生成。这些·OH和再生的Cu²⁺离子可以进一步催化其他OPD分子，生成更多的淡黄色DAP分子，其在440纳米处具有明显的紫外吸收峰。这一过程持续进行，直到所有的OPD在循环反应系统中被完全消耗。有趣的是，当向氧化还原循环系统中加入丙酮时，溶液变为无色，并且440纳米处的吸光强度降低。基于这一现象，设计了一种具有优异灵敏度和选择性的比色传感器，用于可视化检测丙酮。该传感器在2 μM至5 mM的丙酮浓度范围内表现出线性相关性，检测限达到0.5 μM。值得注意的是，借助智能手机进行了RGB颜色空间分析以定量检测丙酮，其结果与紫外-可见光吸收光谱获得的数据非常吻合。此外，该技术实现了对实际自来水、河水和湖水样本中丙酮的快速检测。

图形摘要