基于新型二维材料的量子点制备、发光机理及荧光探针设计研究

The study of novel quantum dots (QDs) derived from two-dimensional (2D) materials is rising. However, there are still a lot of obstacles, including the difficulties in fabrication and the obscure photoluminescence mechanisms. In this proposal, we aimed to: prepare a series of novel 2D-QDs by using multiple methods; regulate the electronic and optical properties of the 2D-QD by doping, modification and surface fictionalization; reveal the photoluminescence mechanisms of the 2D-QD by techniques of static absorption spectra and photoluminescence spectra as well as DFT calculation; develop the techniques for the selective and highly efficient detection of ions and molecules using the 2D-QDs as probe and then extend to intracellular analysis; study the energy transfer and electron transfer processes in the 2D-QDs analytical systems by using ultrafast spectroscopic technology and other techniques. This proposal will provides examples and theoretical foundations of the application of novel 2D-QDs in analysis and detection and finally promotes its practical applications, demonstrating the great scientific and application significance.

基于新型二维材料量子点（2D-QDs）的研究正在兴起，然而也面临着制备困难、发光机制尚不清楚等问题。本项目拟采用各种合成方法，制备一系列的新型2D-QDs材料。通过掺杂、改性和表面修饰，实现对2D-QDs电子学和光学性质的调控；采用静态吸收光谱、光致发光光谱等表征手段和密度泛函理论(DFT)计算，探明新型2D-QDs的发光机理；发展基于新型2D-QDs的高选择性和高效检测分子、离子的方法和技术手段，并进一步拓展到对细胞内的分子、离子进行检测研究；采用超快光谱技术及其它表征手段，研究2D-QDs与离子、分子的相互作用过程中能量传递和电子转移规律，揭示相关机理。本项目的开展将为新型2D-QDs的开发和应用提供案例和理论基础，推动2D-QDs在分析检测领域的实际应用，具有重要的科学意义和应用价值。

基于新型二维材料量子点的研究正在兴起，然而也面临着制备困难、发光机制尚不清楚等问题。本项目采用各种合成方法，制备出一系列新型二维材料及其量子点，开发了多种新型的荧光检测方法。在二维材料及二维量子点的制备方面，开发出一锅法制备氮掺杂石墨烯材料，还制备出超小磷钨酸铁负载二维氮化硼纳米复合材料、单元子Cu负载石墨烯材料、二维WS2量子点负载BiOCl材料等。在荧光检测应用方面开发出一种荧光分子探针，基于硫醇触发的巯基点击反应荧光增强来测定丁酰胆碱酯酶的活性；制备出硫醇功能化的金纳米簇材料成功应用于水中痕量溶解氧的测定。在本项目的资助下，累计发表学术论文30余篇，以通讯作者在Adv.Funct.Mater (1篇)、Sci. Sin. Chim. (2篇)、Small (1篇)、J. Mater. Chem. A (1篇)、Chem. Eng. J. (1篇) 等高水平期刊发表学术论文。其中基金号第一标注论文10篇，第二标注论文16篇。授权发明专利5项，培养研究生6人，较好地完成了设定的研究目标。本项目的研究结果将为新型二维材料制备及其分析检测应用提供了新的技术和理论支持。