MXene是一类新型的二维过渡金属碳化物/氮化物/碳氮化物材料,凭借其大的比表面积、丰富可调的表面官能团、良好的亲水性、优异的导电性、力学性能和磁学性能等成为电化学储能、催化、抗菌及传感器等领域的新宠。自MXene发现以来,其相关研究便得到了飞速发展,但是目前有关MXene材料光学性质的挖掘尚为欠缺,这极大地限制了MXene在光学及相关领域中的应用。为此,本文以MXene类材料中的Ti₃C₂T_x为研究对象,揭示了其微米尺度材料及量子点的结构-光学性能-指纹显现效果的内在联系与规律,分别实现了简便、高灵敏的比色及比色-荧光潜指纹显现,突破了现有技术指纹显现灵敏度低、适用范围窄等瓶颈,为MXene材料的多样化应用开辟了新途径。主要研究内容如下:1.利用氢氟酸刻蚀的方法成功制备了二维层状Ti₃C₂T_x。窄带隙结构使其在紫外-可见-近红外范围具有宽的光吸收性质,有利于比色检测。其表面富含-OH、-O和-F官能团,有助于材料与指纹残留物之间通过静电、氢键和范德华等相互作用,达到较好的黏附效果。以Ti₃C₂T_x为潜指纹检测试剂,实现了潜指纹三级结构特征的检测。与传统商用检测试剂只能粗略地检测出指纹二级结构相比,Ti₃C₂T_x具有更高的检测灵敏度。另外,该材料可实现不同无孔和多孔基底上的潜指纹、老化潜指纹以及重叠指纹的检测,在潜指纹检测中具有普适性。2.以二维层状Ti₃C₂T_x为原料,利用水热合成的方法成功制备了Ti₃C₂T_x量子点。反应时间的延长及反应温度的提高,有利于提高量子点的荧光量子产率,当反应时间为12小时、反应温度为150°C时,量子点的荧光量子产率高达24.8%,为目前报道最高值。其高的荧光量子产率可能与量子点的表面效应有关。为避免Ti₃C₂T_x量子点固化导致的荧光猝灭问题,同时降低指纹检测试剂成本,将Ti₃C₂T_x量子点与淀粉复合,实现了比色-荧光潜指纹检测。潜指纹的三级结构清晰可见。两种模式的检测结果相互验证,提高了检测的准确性,荧光模式的添加避免了比色潜指纹检测中的顺色问题,提升了指纹检测的普适性。