Ti3C2 MXene量子点还原性的调控及其对Mn(Ⅶ)荧光检测性能的影响研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zddlcp05030613
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MXenes是一类新兴的二维层状材料,具有高的比表面积、多活性位点、优异的亲水性和类金属导电特性,近年来引起了人们广泛的关注。然而MXenes材料通常在水溶液中表现出较低的光致发光,这限制了它们在光学检测和成像标记等领域中的应用。近期研究发现,当MXenes的横向尺寸减小至10 nm以下时,由于量子限域和边缘效应的作用会使其产生荧光,从而拓展了其在光学领域的应用。尽管已有相关报道证明MXenes自身具有还原性,但关于MXene量子点(MQDs)还原性的研究较少,如何对MQDs的还原性进行调控并探索其对MQDs性能与应用的影响仍是一项具有挑战性的研究。基于以上问题,通过不同的氧化路径对MQDs的还原性进行了调控,并揭示了还原性对MQDs荧光检测Mn(Ⅶ)性能的影响。本论文的主要研究工作如下:1、通过HF剥离Ti3AlC2得到Ti3C2 MXene,然后与乙二胺(EDA)在120℃下水热8 h制备出还原型Ti3C2 MXene量子点(r-MQDs)。其平均粒径为3.62 nm,表面含有羟基、氨基和酰胺官能团,在320nm激发下有最强的荧光发射,发射峰位置为474 nm。该r-MQDs通过与Mn(Ⅶ)发生氧化还原反应导致其荧光发生猝灭,实现了对Mn(Ⅶ)的超灵敏检测(线性范围为0-1.7 μM,检出限低至5.2nM)。2、在r-MQDs基础上进一步加入H2O2后在120℃下水热8h,获得了氧化型Ti3C2MXene量子点(o-MQDs)。其还原性减弱,平均粒径为3.05 nm,表面含有羟基、氨基和酰胺官能团,由于氧化作用,Ti含量减少,O含量增加。在340nm激发下有最强的荧光发射,发射峰位置为445 nm。同时,o-MQDs对Mn(Ⅶ)仍具有选择性荧光猝灭响应,线性范围为0-200 μM,检出限为260 nM。与r-MQDs相比,其具有较宽的检测范围,响应机制变为内滤效应(IFE)。3、在r-MQDs基础上进一步通O2后在120℃下水热8 h,得到部分氧化型Ti3C2MXene量子点(p-MQDs)。其平均粒径为3.14nm,表面含有羟基、氨基和酰胺官能团,在350 nm激发下有最强的荧光发射,发射峰的位置为445nm。其荧光仍能被Mn(Ⅶ)选择性猝灭,线性范围为0-4 μM,检出限为50 nM。其线性范围和检出限均介于r-MQDs和o-MQDs之间。
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