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超薄mxene纳米片碱性电催化析氢反应性能

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燃料化学学报(中英文) 2023年第9期51卷 1306-1312页

作者：段小卉刘堰吴实陈熙杨言言余钟亮上饶师范学院化学与环境科学学院江西上饶334001 太原理工大学化学工程与技术学院山西太原030024

以MAX(Ti_(3)AlC_(2))为原料,依次采用蚀刻、剥层的方法制备了mxene(Ti_(3)C_(2)T_(x))及超薄层mxene纳米片(mxene nanosheets,mxene-NS,即Ti_(3)C_(2)T_(x)-NS)。通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)及X射线光电子能谱仪(X-Ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)表征了mxene-NS的形貌、结构及组成。采用电化学方法对比了MAX、mxene以及mxene-NS的电催化析氢(Hydrogen Evolution Reaction,HER)性能。结果表明,与MAX和mxene相比,mxene-NS在1 mol/L KOH溶液中具有最低的过电位(190 mV@-10 mA/cm^(2))、最小的塔菲尔斜率(168 mV/dec)、最小的电荷转移电阻以及最大的电活性面积。此外,在多电流阶跃下,mxene-NS也展示了良好的电位响应性。经过长周期的稳定性测试,mxene-NS的极化曲线并未出现明显衰减,显示了优异的析氢稳定性。这些结果表明,mxene的剥层可以有效提高材料的电催化性能,mxene-NS具有替代贵金属催化剂的潜质。

关键词： mxene纳米片析氢反应电催化碱性水分解

Bi_(3)TaO_(7)/mxene纳米片异质结的制备及光催化降解磺胺嘧啶钠

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无机化学学报 2022年第8期38卷 1487-1498页

作者：石丹黄章律严素定王娟王国宏湖北师范大学化学化工学院污染物分析与资源化湖北省重点实验室黄石435002

分别以五水合硝酸铋(Bi(NO_(3))_(3)·5H_(2)O)和五氯化钽(TaCl_(5))作为Bi源和Ta源,采用静电吸附和溶剂热法在2D Ti_(3)C_(2)的表面原位生长0D Bi_(3)TaO_(7)纳米颗粒制备Bi_(3)TaO_(7)/Ti_(3)C_(2)复合光催化材料。通过各种物理化学表征研究了2D Ti_(3)C_(2)纳米片对Bi_(3)TaO_(7)/Ti_(3)C_(2)复合光催化材料微结构的影响。通过可见光下降解磺胺嘧啶钠(SD-Na)溶液来评价所制备样品的光催化性能。实验结果表明,Bi_(3)TaO_(7)/Ti_(3)C_(2)复合材料的光催化性能明显增强。在最优条件下(Ti_(3)C_(2)与Bi_(3)TaO_(7)的质量比为0.02)制备的BT2展现出最高的光催化活性,其降解SD-Na溶液的表观速率常数是纯Bi_(3)TaO_(7)的2.8倍。Bi_(3)TaO_(7)/Ti_(3)C_(2)复合光催化材料性能的显著提高归因于Ti_(3)C_(2)/Bi_(3)TaO_(7)异质结的形成有利于光生载流子的快速转移和分离。

关键词： mxene纳米片钽酸铋光催化磺胺嘧啶钠

单层mxene纳米片Ti_(2)N电磁特性的过渡金属(Sc、V、Zr)掺杂效应

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人工晶体学报 2022年第1期51卷 92-97页

作者：周庭艳赵敏杨昆贾维海黄海深吴波遵义师范学院物理与电子科学学院遵义563006 贵州师范大学物理与电子科学学院贵阳550025

二维材料mxene纳米片由于具有较大的比表面积和较高的电子迁移率而受到广泛的关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对单层mxene纳米片Ti_(2)N电磁特性的过渡金属(Sc、V、Zr)掺杂效应进行了系统研究。结果表明,所有过渡金属... 详细信息

二维材料mxene纳米片由于具有较大的比表面积和较高的电子迁移率而受到广泛的关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对单层mxene纳米片Ti_(2)N电磁特性的过渡金属(Sc、V、Zr)掺杂效应进行了系统研究。结果表明,所有过渡金属掺杂体系结合能均为负值,结构均稳定;其中Ti_(2)N-Sc体系的形成能为-2.242 eV,结构更易形成,且保持稳定;掺杂后Ti_(2)N-Sc、Ti_(2)N-Zr体系磁矩增大;此外,Ti_(2)N-Sc体系中保留了较高的自旋极化率,达到84.9%,可预测该体系在自旋电子学中具有潜在的应用价值。

关键词： mxene纳米片第一性原理 Ti_(2)N 电磁特性过渡金属掺杂自旋极化率 Ti_(2)N-Sc

含mxene纳米片的SERS基底的构筑及应用

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含MXene纳米片的SERS基底的构筑及应用

作者：刘京凤上海应用技术大学

学位级别：硕士

表面增强拉曼光谱(SERS)近年来成为了一种有前途的快速分析技术。它具有良好的灵敏度,并能提供丰富的待测物结构信息。因而,其在环境检测等领域中很有可能得到广泛的应用。要使该技术真正地应用于实际分析检测中,其关键是开发出具有高... 详细信息

表面增强拉曼光谱(SERS)近年来成为了一种有前途的快速分析技术。它具有良好的灵敏度,并能提供丰富的待测物结构信息。因而,其在环境检测等领域中很有可能得到广泛的应用。要使该技术真正地应用于实际分析检测中,其关键是开发出具有高灵敏度和高选择性的、重复性和再现性高的SERS基底。mxene纳米片作为一种具有类石墨烯性质的新型2D纳米材料,在新型SERS基底开发中具有良好的应用前景。将其与其它功能材料相复合有可能制得高灵敏的SERS基底。为此,在本论文中,我们构建了一系列含有mxene纳米片的SERS基底,同时考察了其对有机污染物的SERS效应以及在水中污染物痕量检测中应用的可能性。主要研究内容及结果如下:(1)以聚乙烯醇(PVA)为自支撑框架,制备了由PVA与mxene纳米片组成的干凝胶。随后,通过原位还原技术将Ag纳米颗粒修饰在上述干凝胶上(PVA-mxene-Ag)。在此基础上,以罗丹明6G(R6G)为探针分子,研究了mxene纳米片含量、Ag纳米粒子负载量、还原反应时间对PVA-mxene-Ag的SERS效应的影响。我们发现,PVA-mxene-Ag是一个对R6G具有超高灵敏度的SERS基底。其对R6G的最低检测限可以达到10mol L。同时,我们还发现PVA-mxene-Ag具有较好的重复性和再现性。此外,我们利用这个高灵敏基底进一步对含Ag纳米粒子修饰mxene纳米片的SERS基底的选择性进行了探讨,同时,为我们进一步的研究做出铺垫。(2)通过层层组装技术与原位还原技术联用,在Ti片上构建了由Ag纳米颗粒、PVA/mxene纳米片凝胶和聚-二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)组成的薄膜(Ag-PVA/mxene-PDDA)。随后,考察了Ag-PVA/mxene-PDDA对水中苯并三氮唑(BTA)的SERS效应。通过研究,我们发现Ag-PVA/mxene-PDDA是一个对BTA高灵敏的SERS基底。其对BTA的最低检测限可达0.01 nmol L。除此之外,该基底还具有良好的信号可重复性(点与点间的RSDmxene-PDDA实际应用的可能性进行了系统的探讨,并发现其具有良好的抗干扰能力,对于自来水中的痕量BTA也具有超高的灵敏度。其最低检测限达到了0.1 nmol L。此外,在较宽的BTA浓度范围内,Ag-PVA/mxene-PDDA上的SERS信号强度与水中BTA浓度之间具有良好的线性关系。这些结果表明,该基底可用于水中痕量BTA的快速定性、定量检测。这为今后构建BTA预警监测传感平台提供了一种新方法。(3)通过电沉积法将mxene纳米片沉积在铝片上制得了具有有序层状结构的mxene薄膜。在此基础上,利用原位还原技术将Ag纳米颗粒修饰在上述mxene薄膜上,制得了银纳米颗粒修饰的mxene薄膜。通过研究发现所制得的mxene薄膜对于水中邻苯二酚具有非常强的表面增强拉曼效应。即使BTA的浓度低至5×10 mol L时,我们仍可以观察到明显的表面增强拉曼信号。此外,该薄膜还具有高选择性、优良的信号可重复性(点与点间的RSDmxene基SERS基底在海水污染物监测中的应用提供了新思路。

关键词： mxene纳米片 Ag纳米颗粒 SERS 苯并三氮唑邻苯二酚

二维mxene纳米片构建混合基质膜用于有机溶剂纳滤研究

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二维MXene纳米片构建混合基质膜用于有机溶剂纳滤研究

作者：沈云鹏华侨大学

学位级别：硕士

有机溶剂纳滤是一种可持续、高效率的分子分离方法。近年来,通过在聚合物基质中加入纳米填料制备混合基质膜,受到了广泛的关注。mxene是一种具有类石墨烯结构的过渡金属碳化物或氮化物,由于丰富的表面官能团,赋予了mxene丰富的结构可调... 详细信息

有机溶剂纳滤是一种可持续、高效率的分子分离方法。近年来,通过在聚合物基质中加入纳米填料制备混合基质膜,受到了广泛的关注。mxene是一种具有类石墨烯结构的过渡金属碳化物或氮化物,由于丰富的表面官能团,赋予了mxene丰富的结构可调性,也使其在各个领域得到了广泛的应用。然而通过传统插层剂制备单片层mxene的低分散得率也严重阻碍了其在诸多研究领域的推广应用。本论文采用黄腐酸钾辅助分散结合超声的方式,对经氢氟酸刻蚀得到的多层堆叠的mxene进行处理,得到mxene纳米片;并将得到的mxene纳米片与P84（聚酰亚胺）进行复合,制备了混合基质膜;研究了mxene纳米片混合基质膜对有机溶剂的纳滤性能。主要研究内容和结果如下:（1）采用黄腐酸钾辅助分散结合超声的方式,对经氢氟酸刻蚀得到的多层堆叠的mxene（b-TiCT）进行处理,得到mxene纳米片（u-TiCT）,通过XRD,拉曼光谱,扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）和透射电子显微镜（transmission electron microscope,TEM）mapping对其晶体结构,形貌和元素组成进行表征,证明其成功分散。提高黄腐酸的添加量、延长搅拌时间、提高超声功率和超声时间均能提高分散效果,最佳分散工艺为:10 m L 1 mol/L的KOH溶液中添加6克黄腐酸,b-TiCT为0.5克,搅拌时长为24小时,黄腐酸钾的p H值为9.7,ZETA电位值为-38.22 m V,最大产率为60%。通过原子力显微镜（atomic force microscope,AFM）测量发现,u-TiCT纳米片平均厚度仅为1.2 nm,横向尺寸从数十纳米到数百纳米不等。此外,b-TiCT和u-TiCT这两种二维材料均为少孔材料,但是经黄腐酸钾辅助分散并超声,有助于提高纳米片的比表面积（4.21 vs.2.31 m/g）,孔体积（0.02 vs.0.01 nm）和平均孔径（322.89 vs.244.78 nm）。（2）通过非溶剂诱导相转化法制备了纯P84膜,多层堆叠的mxene混合基质膜(b-TiCT@P84 MMMs)和mxene纳米片混合基质膜(u-TiCT@P84MMMs)。对这三类膜进行了微观形貌、元素分布和表面粗糙度表征以及亲水性、热稳定性和机械性能等研究。mxene的加入对混合基质膜的微观结构没有造成明显的影响,加入b-TiCT可以改善混合基质膜的表面粗糙度（10.40 vs.13.70 nm）,亲水性（81±2.0°vs.94±2.0°）,热稳定性（T:528 vs.518℃）,但是其机械性能（8.21 MPa,3.7%vs.13.41 MPa,6.9%）。u-mxene的加入能进一步改善混合基质膜的表面粗糙度（7.75 vs.10.40 nm）,亲水性（71±0.9°vs.81±2.0°）,热稳定性（T:531 vs.528℃）和机械性能（16.87 MPa,8.8%vs.8.21 MPa,3.7%）。所制备的混合基质的N的物理吸附等温线均属于Ⅱ型等温线,但是b-TiCT的加入可以增大膜的孔径（14.2 vs.13.6?）,加入u-TiCT可以进一步扩大膜孔（16.8 vs.14.2?）。在中性环境下三类膜表面均带负电荷。（3）通过自制的过滤装置探究了基于mxene的混合基质膜的纳滤性能,结果表明随着u-TiCT负载量的增加,u-TiCT@P84 MMMs的渗透通量呈现出典型的“火山”型曲线,而截留率则呈现出先略升高、再降低、再升高的趋势,渗透通量最高可达3.97 L mhbar,截留率为96.1%。相比b-TiCT@P84MMMs,在略微牺牲其截留率的前提下,可以大幅度的提高混合基质膜的渗透通量。此外,u-TiCT@P84 MMMs对罗丹明B、刚果红和亮蓝R等染料分子表现出良好的截留率,截留分子量大约在545 Da左右。并且,溶剂的分子量,疏水性、粘度和极性等也均会对u-TiCT@P84 MMMs的渗透通量产生影响。u-TiCT@P84 MMMs对分离VB 12/乙醇溶液具有良好的长期稳定性能,渗透通量能够维持在3.00 L mhbar,截留率为99.0%。u-TiCT@P84 MMMs在P84聚合物基质与纳米材料之间建立了更多的界面孔隙,从而创建了更多的快速溶剂运输通道,提高OSN性能。以黄腐酸钾辅助分散并超声的方式,明显提高了u-mxene的分散性。将分散后的mxene应用于混合基质膜中,大大提高了混合基质膜的有机溶剂纳滤性能,也提升了混合基质膜的热稳定性能和力学性能,为单片层mxene的高效应用提供了指导,为优异的有机溶剂纳滤性能膜的制备开辟了新的途径。

关键词： mxene纳米片分散混合基质膜有机溶剂纳滤渗透通量与截留率

基于二维mxene纳米片气体分离膜的制备及性能研究

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基于二维MXene纳米片气体分离膜的制备及性能研究

作者：骆文佳西北师范大学

学位级别：硕士

工业化的急速发展导致大气中CO浓度日益剧增,由此造成的温室效应等一系列严重现象威胁着人类的生存和发展,因此CO的捕获已成为当前研究的热点话题。在多种分离技术当中,膜分离因其具有节能高效,制备简单等优点,将成为CO气体分离中最具... 详细信息

工业化的急速发展导致大气中CO浓度日益剧增,由此造成的温室效应等一系列严重现象威胁着人类的生存和发展,因此CO的捕获已成为当前研究的热点话题。在多种分离技术当中,膜分离因其具有节能高效,制备简单等优点,将成为CO气体分离中最具有代表性的一种方法。本文以二维mxene纳米片为原材料,通过真空抽滤、溶液浇铸、旋涂等方法,制备了一系列超薄的mxene/PEG MMMs、Pebax/CMC@mxene MMMs以及mxene@PEI/IL膜用于CO/N和CO/CH分离。具体研究内容如下:(1)以二维mxene纳米片为原料,利用mxene纳米片和PEG之间氢键的相互作用,通过真空抽滤法制备了一系列高性能的mxene/PEG混合基质膜。在mxene/PEG混合基质膜中,mxene纳米片形成的纳流通道与PEG中的极性官能团产生的相互作用促进了CO在膜中的扩散,因此展现出较高的CO气体的渗透性和选择性。由25 wt%PEG(600)水溶液组成的mxene/PEG混合基质膜表现出最佳的分离性能,在1 bar,25℃时,对其CO的渗透速率为1626.99 GPU,CO/N和CO/CH的选择性分别为32.18和27.87。此外,制备的mxene/PEG混合基质膜具有优异的稳定性和持久性,可连续分离运行60 h,其性能基本无明显改变。(2)利用mxene纳米片的层状结构,将Pebax和mxene以及CMC通过溶液浇铸法形成致密的Pebax/CMC@mxene混合基质膜。该膜在分离CO/N和CO/CH时具有较高的选择性,同时由于支链状的CMC可以增大mxene纳米片的层间距,所以Pebax/CMC@mxene混合基质膜对CO具有较高的渗透能力。当CMC@mxene填料中mxene纳米片的负载量为1.5 wt%时,Pebax/CMC@mxene混合基质膜在分离CO/N混合气时,CO的渗透速率为520.79 GPU,选择性为41.01。在分离CO/CH混合气时,CO的渗透速率为444.28 GPU,选择性为39.14。此外,通过拉伸测得制备的Pebax/CMC@mxene混合基质膜具有优异的拉伸强度和最大变形能力,表明Pebax/CMC@mxene混合基质膜具有良好的机械性。(3)基于mxene纳米片与PEI之间的相互作用,在mxene@PEI膜上表面旋涂不同浓度的IL,制备成具有高性能的非对称mxene@PEI/IL膜。PEI和mxene纳米片的相互作用可以提高与IL之间的相容性。mxene@PEI/IL膜在分离CO/N和CO/CH时显著提高了CO渗透性,由于mxene纳米片为气体分子的传输提供了纳流通道,同时mxene@PEI/IL膜具有较高的选择性。在1 bar,25℃时采用恒容变压法对气体进行渗透测试,当IL浓度为25 wt%时,mxene@PEI/IL膜在分离CO/N和CO/CH混合气时,CO的渗透速率分别为481.78 GPU和333.21 GPU,CO/N和CO/CH的选择性分别为35.30和32.13。此外,mxene@PEI/IL膜的气体分离性能优于其他已报道的膜,尤其在CO渗透性方面。

关键词：膜气体分离 mxene纳米片 CO2捕获

mxene@PEI/IL复合膜的构建及气体分离性能研究

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膜科学与技术 2024年第1期44卷 37-44页

作者：骆文佳李飞张析李健西北矿冶研究院精细化工所白银730900 西北师范大学化学化工学院兰州730070

膜分离技术具有绿色、高效、环保等优点成为气体分离领域研究的热点.本研究先将mxene纳米片与PEI相结合,之后在mxene@PEI膜的上表面旋涂不同负载量的IL,形成高性能的mxene@PEI/IL复合膜.通过SEM、TEM、AFM、FTIR、XRD和TGA测试研究了MX... 详细信息

膜分离技术具有绿色、高效、环保等优点成为气体分离领域研究的热点.本研究先将mxene纳米片与PEI相结合,之后在mxene@PEI膜的上表面旋涂不同负载量的IL,形成高性能的mxene@PEI/IL复合膜.通过SEM、TEM、AFM、FTIR、XRD和TGA测试研究了mxene纳米片和mxene@PEI/IL复合膜的形貌、内部结构和热稳定性.结果表明,PEI的正电荷和mxene的负电荷通过静电作用增强了膜的相容性.此外,通过系统研究IL的负载量、温度和操作时间对mxene@PEI/IL复合膜分离性能的影响.在25℃、0.1 MPa条件下mxene@PEI/IL复合膜分离CO_(2)/N_(2)时的最大CO_(2)渗透量为481.78 GPU,分离CO_(2)/CH_(4)时的最大CO_(2)渗透量为333.21 GPU.同时,mxene@PEI/IL复合膜对CO_(2)/N_(2)(35.30)和CO_(2)/CH4(32.13)均表现出优异的选择性.本研究中制备的膜还显示出卓越的持久性和优异的CO_(2)分离潜力.

关键词： mxene纳米片 CO_(2)捕获亲CO_(2) IL

mxene/聚酰亚胺复合气凝胶的制备及其在柔性压阻传感器中的应用

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MXene/聚酰亚胺复合气凝胶的制备及其在柔性压阻传感器中的应用

作者：张晓波长春工业大学

学位级别：硕士

随着人工智能和可穿戴设备的兴起,柔性压阻传感器在人们生活中发挥着越来越重要的作用。与传统刚性的金属或无机半导体传感器不同,柔性压阻传感器具有灵敏度高、响应范围宽、柔韧性好、轻量化和易集成等特点,被广泛应用于电子皮肤、生... 详细信息

随着人工智能和可穿戴设备的兴起,柔性压阻传感器在人们生活中发挥着越来越重要的作用。与传统刚性的金属或无机半导体传感器不同,柔性压阻传感器具有灵敏度高、响应范围宽、柔韧性好、轻量化和易集成等特点,被广泛应用于电子皮肤、生物医学、人机交互和智能穿戴等领域。mxene是一种新型的二维（2D）材料,因其良好的导电性和丰富的表面官能团等特点,使其成为柔性传感器常用的一类敏感材料。然而,目前常用的多层mxene材料存在自堆积现象,阻碍了其进一步的发展和应用。本文通过优化mxene的制备方法,获得了高产率的单层或少层mxene纳米片,该纳米片相比于多层mxene具有更高的比表面积、更好的导电性和柔韧性。以聚酰亚胺（PI）为柔性基底,mxene纳米片为压敏材料,制备mxene/聚酰亚胺（mxene/PI）复合气凝胶,探究了mxene纳米片的含量及插层剂种类对mxene/PI柔性压阻传感器性能的影响,具体研究内容如下:（1）以钛碳化铝（TiAl C）为前驱体材料,使用盐酸（HCl）与氢氟酸（HF）混合溶液将其刻蚀为多层的TiCT,通过氯化锂（LiCl）插层后得到单层或少层的mxene（L-TiC）纳米片。通过改变L-TiC悬浮液和去离子水的配比,制备了四种L-TiC含量不同的L-TiC/PI复合气凝胶。对比发现,L-TiC/PI-2复合气凝胶展现出最佳的综合性能,同时兼备超宽的响应范围和不俗的灵敏度,在0-70%压缩应变传感响应范围内,最大应力为27.1 kPa,电流变化率最高达到64.2%,在主要应力区间5.3-27.1 kPa范围内灵敏度达到2.65 kPa。在0-70%区间内电流变化率随压缩应变同步、有规律的变化,在0-30%的区间内可以对10-50 mm/min不同应变速率做出准确、同步的响应。在30%压缩应变范围内,1000次压缩循环可以稳定保持良好的力学性能和传感性能。L-TiC/PI-2复合气凝胶柔性压阻传感器可以有效的监测人体运动,并具有在复杂环境下工作的能力。（2）利用刻蚀和插层结合的方法,制备了一系列超高灵敏度的mxene/PI复合气凝胶柔性压阻传感器。选取三种插层剂对混酸刻蚀后的多层TiCT进行插层处理,分别得到D-TiC、L-TiC和T-TiC三种mxene纳米片。对比发现,T-TiC微观形貌最完整,制备的T-TiC/PI复合气凝胶综合性能最佳。在70%压缩应变下最大应力仅为19.5 kPa,具有0-70%超宽应变范围的信号响应,在70%应变范围内电流变化率最高可达443.0%,在主要应力区间范围内灵敏度高达56.14 kPa。在0-70%区间内电流变化率随压缩应变同步、有规律的变化,在30%压缩应变范围内可以对10-50 mm/min不同速率的运动进行准确、同步和稳定的监测。在1000次压缩循环测试中,可以保持良好的力学性能和传感器性能。T-TiC/PI复合气凝胶柔性压阻传感器可以稳定有效的对人体运动进行监测,在复杂工作环境下展现出良好的稳定性和出色的识别能力,在柔性电子和可穿戴设备等领域表现出巨大的应用前景。

关键词： mxene纳米片插层剂聚酰亚胺气凝胶柔性压阻传感器

基于mxene和酶纳米凝胶的高性能葡萄糖电化学生物传感器的研究

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基于MXene和酶纳米凝胶的高性能葡萄糖电化学生物传感器的研究

作者：佟星来吉林大学

学位级别：硕士

在过去几十年中,人们在血糖检测或监测技术领域做了很多的努力,其中酶电化学生物传感器以其快速响应以及高选择性等优点得到了广泛的应用。然而酶电化学生物传感器在检测或监测过程中仍然会面临着许多问题,例如检测过程中由于酶的稳定... 详细信息

在过去几十年中,人们在血糖检测或监测技术领域做了很多的努力,其中酶电化学生物传感器以其快速响应以及高选择性等优点得到了广泛的应用。然而酶电化学生物传感器在检测或监测过程中仍然会面临着许多问题,例如检测过程中由于酶的稳定性差或外界检测环境对酶的影响等造成的传感器稳定性的降低,以及在长期监测环境下血液中的非特异性吸附造成的传感器灵敏度的降低,这些问题都限制了酶电化学葡萄糖传感器的应用。基于以上背景,本文利用酶纳米凝胶有效解决酶自身稳定性问题和减少外界环境对酶稳定性影响,利用mxene优秀的亲水性、大比表面积以及快速电子转移能力实现酶在纳米材料上稳定的负载,从而实现酶电化学葡萄糖传感器的稳定性显著提高。此外,通过BSA与mxene交联制备了电化学防污涂层,减少了长期监测过程中的非特异性吸附的问题,实现了长期高灵敏度监测。本文成功制备了两个基于mxene和酶纳米凝胶的高性能葡萄糖电化学生物传感器。具体研究内容如下:（1）为解决酶电化学葡萄糖传感器稳定性差的问题,本部分我们制备了具有多重稳定界面结构的纳米复合材料来构建酶电化学生物传感器。具体地说,通过酶纳米凝胶（PGOx）有效解决了酶自身稳定性和外界环境对酶稳定性影响的问题,然后通过壳聚糖凝胶网络高效静电组装到mxene纳米片上,实现酶稳定的负载,制备得到了用于葡萄糖检测的纳米复合材料（PGOx@mxene/CS）。经过200次循环后,电流仍保持初始响应电流值的85.83%,同时在有机溶剂和高温环境下仍保持较高的响应电流,该灵敏度为48.98μA·m M-1·cm-2,说明该传感器具有较好的使用稳定性。（2）为了解决在长期监测血糖的传感器中非特异性吸附导致传感器灵敏度的降低的问题,这一部分我们在传统的BSA防污涂层上利用mxene和BSA交联得到了三维多孔防污涂层,既减少了非特异性吸附造成灵敏度降低的问题,又能扩大比表面积实现酶负载量的提升,通过协同作用实现传感器长期高灵敏度监测。实验结果表明该电化学生物传感器的检测限为2.2μM,灵敏度为81.25μA·mm-1·cm-2,在该传感器循环300次后,该传感器灵敏度为72.94μA·mm-1·cm-2,检测限为2.5μM,说明该传感器在长期使用过程中仍然具有较高的灵敏度,即可以实现长期高灵敏度的监测葡萄糖。综上所述,本论文通过高分子化学与物理、材料学与电化学等多个学科的交叉研究,对基于mxene和酶纳米凝胶的高稳定性和长期高灵敏度的葡萄糖电化学生物传感器研究进行了详细的介绍,这些制备技术展现出了卓越的优势,具有广阔的应用前景,为长期血糖监测传感器的发展拓宽了思路。

关键词：酶电化学生物传感器 mxene纳米片酶纳米凝胶防污涂层高性能