Rational Construction of Lignin-based FeN/C Nanozyme for Colorimetric Detection of Chlorpyrifos

CHEN Yu-xue; WANG Xue-chun; SUN Qi-jun; XUE Ying; CAO Shuang; CHEN Li-gang; NIU Na; ZHANG Sheng-huan

doi:10.12452/j.fxcsxb.250311179

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Rational Construction of Lignin-based FeN/C Nanozyme for Colorimetric Detection of Chlorpyrifos

Scientific Papers | 更新时间：2025-12-03

- Rational Construction of Lignin-based FeN/C Nanozyme for Colorimetric Detection of Chlorpyrifos
- Journal of Instrumental Analysis Vol. 44, Issue 12, Pages: 2535-2545(2025)
- 作者机构：
  
  1.东北林业大学化学化工与资源利用学院，森林植物生态学重点实验室，黑龙江哈尔滨 150040
  2.哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院，超轻材料与表面技术教育部重点实验室，黑龙江哈尔滨 150001
- 作者简介：
  
  CHEN Li-gang，Ph D，Professor，Research interests：sensors and nanomaterials，E-mail：analchem@nefu.edu.cn
  ZHANG Sheng-huan，Ph D，Senior engineer，Research interests：analysis and detection，E-mail：zhangshenghuan15@hrbeu.edu.cn
- 基金信息：
- DOI：10.12452/j.fxcsxb.250311179
  CLC： O629.8
- Received：11 March 2025，
  
  Revised：2025-04-26，
  
  Accepted：14 May 2025，
  
  Published Online：27 October 2025，
  
  Published：15 December 2025
- 稿件说明：
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陈玉雪,王雪纯,孙麒竣,薛颖,曹爽,陈立钢,牛娜,张圣欢.合理构建木质素基FeN/C纳米酶用于毒死蜱比色检测[J].分析测试学报,2025,44(12):2535-2545.

CHEN Yu-xue,WANG Xue-chun,SUN Qi-jun,XUE Ying,CAO Shuang,CHEN Li-gang,NIU Na,ZHANG Sheng-huan.Rational Construction of Lignin-based FeN/C Nanozyme for Colorimetric Detection of Chlorpyrifos[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(12):2535-2545.
陈玉雪,王雪纯,孙麒竣,薛颖,曹爽,陈立钢,牛娜,张圣欢.合理构建木质素基FeN/C纳米酶用于毒死蜱比色检测[J].分析测试学报,2025,44(12):2535-2545. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.250311179.

CHEN Yu-xue,WANG Xue-chun,SUN Qi-jun,XUE Ying,CAO Shuang,CHEN Li-gang,NIU Na,ZHANG Sheng-huan.Rational Construction of Lignin-based FeN/C Nanozyme for Colorimetric Detection of Chlorpyrifos[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(12):2535-2545. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.250311179.

摘要

具有模拟酶活性的纳米材料是毒死蜱比色检测的潜在候选者。该文采用一锅法合成了具有过氧化物酶样活性的木质素基FeN/C纳米酶（FeN/CNs）。在材料内部，氮主要以吡咯氮的形式存在，与铁配位形成Fe-N配位结构，可作为活性位点。该传感器中掺入乙酰胆碱酯酶（AChE），可将氧化的3，3'，5'，5'-四甲基联苯胺（TMB）还原，使蓝色溶液恢复为无色溶液，而毒死蜱的存在会抑制AChE的活性，使溶液再次变成蓝色，基于此建立了针对毒死蜱的灵敏比色检测方法。该方法对毒死蜱的检测线性范围为0.90~80.00 μg·g

-1

，检出限为0.13 μg·g

-1

。在实际样品中，传感器对土壤样品中毒死蜱的回收率为94.4%~109%，相对标准偏差（RSD）为3.6%~4.2%。因此，所构建的传感器在检测真实土壤样本中的毒死蜱方面具有巨大潜力。

Abstract

Nanomaterials exhibiting mimetic enzyme activity are promising candidates for colorimetric detection of chlorpyrifos. Herein，lignin-based FeN/C nanozymes（FeN/CNs） with peroxidase-like activity were synthesized by a one-pot method. Within the material，the nitrogen mainly exists as pyrrolyl nitrogen，which coordinates with iron to form an Fe-N structure that serves as the active site. The sensor incorporates acetylcholinesterase（AChE） to facilitate the restoration of oxidized 3，3'，5'，5'-tetramethylbenzidine（TMB），thereby restoring the blue solution to a colorless state. Furthermore，the presence of chlorpyrifos was found to inhibit AChE activity，causing the solution to turn blue again. A sensitive colorimetric method for chlorpyrifos has been established. The linear range of this method for the detection of chlorpyrifos was 0.90-80.00 μg·g

-1

and the limit of detection（LOD） was 0.13 μg·g

-1

. When applied to real samples，the method achieved recoveries of 94.4%-109% for chlorpyrifos in soil，and relative standard deviations（RSD） of the assay were 3.6%-4.2%. Therefore，the

constructed sensor holds significant potential for the reliable detection of chlorpyrifos.

关键词

Keywords

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