基于介孔石墨相氮化碳材料的多维传感器研究

The nanomaterials-based chemical/biological sensing analytical methods is an important development trend and one of the very active research fields in Analytical Science. In this proposal, the mesoporous graphitic carbon nitride (mpg-C3N4) with good photoluminescence property and also showing high-performance adsorption behavior and catalytic activity towards to volatile organic compounds (VOCs) is designed and synthesized, then we plan to develop a multidimensional sensing device based on cataluminescence, catalytic ionization and photoluminescence responses of VOCs molecules on mpg-C3N4. Compared to the sensor and sensor array based on one transduction channel, the present strategy can improve the sensing properties (selectivity, sensitivity, and discrimination). It is expected that the present sensing device can have the capability in ultra-trace identification analysis of VOCs pollutants under complex environment and mixed system with highly detection sensitivity . Meanwhile, the portable, real-time, online sensing techniques and methodologies will be promoted.

基于纳米材料的化学/生物传感新方法研究是分析化学领域中一个重要的发展趋势和非常活跃的研究领域之一。本项目拟设计合成具有良好光致发光性质并对挥发性有机物分子具有高效吸附、催化活性的介孔石墨相氮化碳材料，依据挥发性有机化合物分子在其表面产生吸附、催化反应和催化离子化现象，并结合吸附分子引起氮化碳光致发光特性改变的现象，构建一种基于催化发光、催化离子化、光致发光多模式协同识别原理的传感分析方法。该方法旨在解决基于一种传导信号的气体传感器和传感器阵列所存在的选择性差、灵敏度低、信息重叠、区分能力有限等问题，实现复杂环境下和混合体系中超痕量有机污染物分子的高灵敏识别分析，发展新型便携、实时、在线的发光传感分析新技术新方法。

基于纳米材料的化学/生物传感器是备受科学家关注的重要研究热点之一。在研究基金资助下，本项目主要致力于新型传感纳米材料的调控合成及其在发光传感分析中的应用研究，以构建针对复杂样品中目标分子的传感分析平台。本项目在以下几方面取得重要进展：（1）实现了介孔石墨相氮化碳材料在纳米尺度的调控合成和功能化改性，发展了新的制备方法和复合/修饰方法，创建的方法简单、条件温和、成本低廉，值得大规模推广；（2）利用介孔石墨相氮化碳材料及其复合材料独特的催化特性和表面特性构建了一系列发光传感器，并探索了相关的传感机制，建立了多种气体传感分析方法以用于检测挥发性有机化合物（VOCs），这些方法具有灵敏度高、重现性好、操作简便、成本低廉等优点，在环境监测领域具有广阔应用前景；（3）开展了氮掺杂石墨烯量子点、金属(钴)-有机骨架材料、硫化铟、二氧化铈、硒化银、羟基磷灰石（HAP）等微纳米材料的调控合成，构建一系列高灵敏的荧光、化学发光、催化发光、共振光散射、比色法等光学传感分析方法，选择性地测定复杂样品中的半胱氨酸、硫化铵、二硫化碳、细胞色素C、葡萄糖等，这些工作丰富了纳米发光探针的研究领域，为复杂样品中目标组分分析提供强有力的手段；（4）对氮化碳材料和化学发光传感分析进行了详细总结和讨论，撰写了相关综述。