过渡金属硫族化合物量子点的电芬顿制备技术及基于该量子点的传感平台构建

Two-dimensional transition metal dichalcogenide nanosheets are synthesized by adopting the top-down and bottom-up strategies, respectively. The study on electrochemically induced Fenton (electro-Fenton) reaction used for efficient and controllable preparation of hydroxyl radicals is explored. A novel method for preparation of the transition metal dichalcogenide quantum dots is put forward based on etching of two-dimensional transition metal dichalcogenide nanosheets by hydroxyl radicals, which are produced in situ and controllably through the electro-Fenton technique. The effcts of electrochemical properties, concentration of hydroxyl radicals, reaction time, and temperature on the production of the transition metal dichalcogenide quantum dots are investigated in the etching process of the nanosheets. The morphology, size, structure, quantum yield, spectral characteristics and electrochemical properties of the quantum dots are explored. The mechanism of etching of two-dimensional transition metal dichalcogenide nanosheets into the quantum dots by hydroxyl radicals is dicussed. A series of routes including covalent functionalization, non covalent functionalization, and chemical doping are utilized for the modification of the quantum dots to enhance the chemical activity, stability, and biocompatibility of the transition metal dichalcogenide quantum dots. Due to their unique optical and electrochemical properties, the transition metal dichalcogenide quantum dots and functionalized quantum dots are used to the development of novel chemical sensors, which can be applied in the detections of practical samples.

分别采用自上而下和自下而上策略,合成二维过渡金属硫族化合物纳米片层，开展电化学芬顿法(Fenton)制备羟基自由基的可控性研究，提出采用电化学芬顿技术，通过现场、可控产生的羟基自由基剪切二维过渡金属硫族化合物纳米片层制备相应金属硫族化合物量子点的新方法，研究二维过渡金属硫族化合物纳米片层剪切过程中，电化学参数、羟基自由基浓度、作用时间、环境温度对产生过渡金属硫族化合物量子点间的影响。探讨量子点的形貌、大小、结构、量子产率、光谱特性以及电化学性质。研究羟基自由基剪切二维过渡金属硫族化合物纳米片层制备相应量子点的作用机理。采用共价键功能化、非共价键功能化和化学掺杂三种主要方法对量子点表面进行修饰和改性，提高过渡金属硫族化合物量子点的化学活性、稳定性和生物相容性。利用过渡金属硫族化合物量子点及功能化过渡金属硫族化合物量子点的独特光学特性和电化学性质，构建一系列新型化学传感器。

二维过渡金属硫族化合物纳米片在分子光谱、电化学分析以及电催化中具有广阔的应用前景，值得深入研究。以二硫化钼粉末为例，采用液相超声剥离法，合成了二维过渡金属硫族化合物纳米片，开展了电化学芬顿法制备羟基自由基的可控性研究，提出了采用电化学芬顿技术，通过产生的羟基自由基剪切二维过渡金属硫族化合物纳米片层，获得了制备金属硫族化合物量子点的新方法。探讨量子点的形貌、大小、结构、量子产率以及光谱特性。利用获得的二维过渡金属硫族化合物纳米片及其量子点，构建一系列新型的荧光、光电化学以及电化学传感器，用于对肿瘤标志物、miRNA、葡萄糖以及对多巴胺，抗坏血酸，尿酸和亚硝酸盐的检测。在此基础上，开展了二硫化钼纳米片的原子缺陷对其在电子与光学性质的影响研究，研究了二硫化钼纳米片表面金等离子体定向生长对增强电化学析氢反应的影响。通过调整金纳米等离子体与二硫化钼纳米片形成的异质结之间微小的形态差异，遵循接近原理，研究了等离子体激发热电子来增强二硫化钼半导体缺陷析氢的电催化活性，热电子注入到空间位置靠近的二硫化钼半导体缺陷，增加了二硫化钼纳米材料的费米能级电子密度，提高了催化剂的电催化析氢活性，拓展了二维过渡金属硫族化合物在化学传感器以及在能源化学等领域的应用。