journal article·2025-11

Colorimetric Sensing of Mercury with Machine Learning Based on Nanozyme Activity of Chitosan Functionalized MXene/ZIF‐L Nanocomposite

Fatima Zehra, Tarab Fatima, Manika Khanuja

Advanced Materials Technologies· Volume 10· Issue 21
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Abstract

Abstract Mercury is a highly toxic, global neurotoxin and carcinogen, causing significant risk to human health and environmental safety in small concentrations. This research paper explores the innovative, eco‐friendly, and inexpensive colorimetric detection of mercury ions (Hg 2+ ) by MXene/ZIF‐L (MXZL) nanocomposite with machine learning (ML). MXZL nanocomposite has a high surface area of 211.19 m 2 g −1 , making it compatible for functionalization with chitosan. The sensing principle is based on the bio‐catalytic property of chitosan functionalized MXene/ZIF‐L (CS‐MXZL) that oxidizes 3,3′,5,5′‐tetramethylbenzidine (TMB) with H 2 O 2 and gives a blue colour. The chitosan‐captured Hg 2+ ions MXZL surface do not exhibit this property. The colorimetric assay with nanozyme activity achieves a limit of detection (LOD) of 50 nM, analyzed via a UV−vis spectrophotometer. This is integrated with ML models, namely Linear Regression, Decision Tree Regression, Support Vector Regression (SVR), k‐NN, and XGBoost, to accurately estimate analyte concentrations. The k‐NN model demonstrated superior predictive accuracy, recording Mean Absolute Error (MAE) of 0.1200, Root Mean Square Error (RMSE) of 0.1350, and the Coefficient of Determination (R 2 ) score of 0.9693. Hence, the developed ML‐enhanced colorimetric platform offers a cost‐effective, portable solution for mercury detection, advancing efforts in environmental sustainability and hazardous materials management.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: MXene and MAX Phase Materials · Advanced Nanomaterials in Catalysis · Advanced biosensing and bioanalysis techniques

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Centre for Nanoscience and Nanotechnology Jamia Millia Islamia New Delhi 110025 India

Funding

University Grants Commission

References (85)

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