Component-tunable PdRh Bimetallic Nanozyme for Ultra-sensitive Colorimetric Detection of Nitrite

doi:10.7503/cjcu20240341

Abstract

Abstract:

A series of bimetallic nanozymes（Pd₃Rh， PdRh， PdRh₃） was prepared using one-pot hydrothermal method by adjusting the ratio of palladium（Pd） to rhodium（Rh）. The peroxidase-like（POD-like） and oxidase-like（OXD-like） activities of nanozymes were tested. The results showed that the catalytic activity of bimetallic nanozymes was significantly enhanced compared to that of single metallic nanozymes（Pd， Rh）. The POD-like and OXD-like activities exhibited obvious component dependence， and PdRh₃ and PdRh nanozyme showed the strongest POD-like and OXD-like activity， respectively. The analysis of enzymatic kinetics showed that the Michaelis-Menten constant （K_m） of PdRh₃ nanozyme with 3，3'，5，5'-tetramethylbenzidine（TMB） and H₂O₂ as substrates are 15.65 and 381.99 μmol/L， respectively. The corresponding maximum velocity（v_max） reach 8.40×10^-8 and 11.01×10^-8 mol/（L·s）. In addition， the POD-like activity of PdRh₃ nanozyme was pH-dependent， and the optimized activity was obtained at pH=5. A colorimetric sensing system was developed based on PdRh₃ nanozyme， which realized the rapid quantitative detection of nitrite concentration in solution according to the fitting relationship between the absorbance ratio（A_{445 nm}/A_{652 nm}） and the concentration of nitrite ion（NO^2-）. The limit of detection（LOD） in pH=5 buffer and pure water are 0.467 and 30.523 μmol/L， respectively， and the system has a good specificity under the interference of various salt ions， demonstrating great application potential in biosensing.

Key words: Nanozymes, Component regulation, Enzyme-like activity, Nitrite detection

CLC Number:

O614.82

TrendMD:

TANG Yuxi, YANG Qi, ZHI Xinpeng, CHEN Mengyuan, LIU Siyuan, LI Jiachang, LIU Ziyang, JIA Huimin, TONG Yuping, HE Weiwei. Component-tunable PdRh Bimetallic Nanozyme for Ultra-sensitive Colorimetric Detection of Nitrite[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(1): 20240341.

Figures/Tables 6

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Detection mode	Material	LOD/（μmol·L^-1）	Ref.
Electrochemical	Ag⁃SO₃⁃NU⁃902	9.1	［37］
Electrochemical	AuNPs/UiO⁃66⁃NH₂/rGO	3.7	［38］
Fluorometric	CDs	21.2	［39］
Colorimetry	AuNPs	21.7	［40］
Colorimetry	AuNPs⁃CeO₂NP@GO	4.6	［25］
Colorimetry	Cu⁃MOFs	8.5	［26］
Ratiometric colorimetry	PdRh₃ BANs	0.467	This work

Detection mode	Material	LOD/（μmol·L^-1）	Ref.
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Colorimetry	AuNPs⁃CeO₂NP@GO	4.6	［25］
Colorimetry	Cu⁃MOFs	8.5	［26］
Ratiometric colorimetry	PdRh₃ BANs	0.467	This work