【摘 要】
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MXene作为新兴的二维材料,不仅自身种类繁多,表面还富集有大量官能团,使其表现出诸多不同于传统二维材料的性质,受到全世界研究者们的广泛关注。尽管MXene材料凭借其独特的电子特性以及出色的光学,磁学,机械性能得到了深入研究开发并被应用在诸如储能,催化,生物传感,电磁屏蔽等许多不同的领域,但相较于传统的二维材料,MXene仍然有许多特性值得进一步挖掘和利用。与其他二维材料如石墨烯或二硫化钼相似,M
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MXene作为新兴的二维材料,不仅自身种类繁多,表面还富集有大量官能团,使其表现出诸多不同于传统二维材料的性质,受到全世界研究者们的广泛关注。尽管MXene材料凭借其独特的电子特性以及出色的光学,磁学,机械性能得到了深入研究开发并被应用在诸如储能,催化,生物传感,电磁屏蔽等许多不同的领域,但相较于传统的二维材料,MXene仍然有许多特性值得进一步挖掘和利用。与其他二维材料如石墨烯或二硫化钼相似,MXene材料具有光致发光特性,但现有的报道主要集中在该材料的下转换特性上,局限了MXene材料在生物分析领域的应用;此外,MXene表面的高密度缺陷使得之具有还原性,但基于这种还原性的深入开发也鲜有报道。基于上述几点,以研究最广泛的钛基MXene为例对其光致发光性能与基于表面缺陷而具有的还原性进行了深入研究,该研究为扩宽MXene材料的应用前景提供了新的思路和依据,主要研究内容和结论如下:1.成功制备了单层Ti3C2纳米片,并深入的研究了Ti3C2纳米片的光致发光行为。除了一般的下转换光致发光外,Ti3C2纳米片还表现出上转换发光行为,该发光行为具有窄的半高宽（17 nm）和长荧光寿命（1.18μs）,发射光波长具有宽的光谱范围,在不同激发波长的近红外光的激发下,发射光波长基本涵盖了整个可见光区域。基于L-色氨酸对该上转换荧光强度的猝灭作用,获得了一种具有优异选择性的快速,简单且无标记的L-色氨酸荧光分子探针,其检测限低至91nM。此研究结果为设计新型上转换荧光探针提供了新的策略,进一步发掘了MXene材料在生物传感和成像中的潜在应用。2.MXene表面的高密度缺陷使其具备良好的还原性,利用该性质原位合成了MXene与普鲁士蓝的复合材料（PB/Ti3C2）,并将该材料用于高效电催化制氧。其催化性能相比于单一材料以及物理吸附合成的同类复合材料具有较大提升,电流密度为10 mA/cm~2时的对应的电位低至1.63 V,远低于单一材料。同时材料间通过强相互作用结合,结构更加稳固,在电化学测试中展现出了优异的电化学稳定性。该研究结果为原位生长的MXene基材料提供了更为便捷,易于表征的设计思路,进一步发掘了MXene基材料在催化反应中的潜在应用。
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