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不同电解质环境中制备的石墨烯量子点的抗氧化活性
摘要： 抗氧化剂能够减少或抑制由自由基水平升高引发的氧化损伤等问题。因此，追求具有优异性能的抗氧化剂已受到越来越多关注。石墨烯量子点（GQDs）因其良好的自由基清除活性、低毒性和优异的水溶性被视为一种有前景的材料。然而，其清除效率、抗氧化机制及有效调控方法仍有待改进。本研究旨在进一步揭示GQDs的抗氧化机制，探究电解质在提升GQDs抗氧化活性中的作用。此外，采用1,1-二苯基-2-苦肼基（DPPH·）、羟基（·OH）和超氧阴离子（·O2）自由基评估所制备GQDs的抗氧化性能。结合透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱及循环伏安特性曲线，获得了电解环境对GQDs表面官能团、电荷转移能力及缺陷态的影响规律，进一步阐明了GQDs的抗氧化机制及其活性提升策略。
关键词： 抗氧化剂、自由基清除、电化学方法、石墨烯量子点
更新于2025-09-12 10:27:22
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生物电化学界面工程 || 量子点在生物电化学中的应用
摘要： 本章总结了量子点的结构、特性及合成工艺，并通过回顾其在生物传感技术中的潜在应用，介绍了最常见的电化学方法。利用量子点的独特特性已实现诸多具体应用，但其商业化程度有限、合成过程要求苛刻、多组分复杂样品分析及原位分析困难、缺乏真实样本验证等仍是其缺点。由于纳米晶体的氧化还原行为界定有限导致难以探测其氧化还原水平，基于量子点的生物传感器设计也较为复杂。因此，尽管已有大量关于量子点合成、特性和应用的文献，仍需对其氧化还原性质开展深入研究。通过数学模型可阐明系统参数间的相互作用。为解析模型方程，引入具有相同光谱和波函数的等效系统，这些形式须满足可解性条件。当横截面尺寸极小且能级较低时，三维量子点可通过常微分方程精确建模。为获得高精度的有效质量近似模型，量子点尺寸应控制在10-20纳米范围内。量子点系统的优化设计问题通常具有离散搜索空间并包含高度非线性项，因此选用传统优化方法求解并不适宜。这种情况下，采用遗传算法、差分进化算法和模拟退火等现代优化算法更为有效。通过将数学模型与优化近似方法结合应用于基于量子点的生物电化学系统，其性能将在不久的将来远超当前水平。
关键词： 优化算法、数学模型、生物电化学应用、电化学方法、生物传感器技术、量子点
更新于2025-09-11 14:15:04
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通过三维纳米碳杂化材料的调控实现高光致发光量子产率氮掺杂石墨烯量子点的合成
摘要： 通过自上而下的方法合成杂原子掺杂石墨烯量子点(GQDs)仍具挑战性。本研究采用电化学法便捷合成了氮掺杂GQDs(N-GQDs)：以含氮三维纳米碳杂化物作为碳源和氮源，在氨水电解液中将其切割成微小碎片。值得注意的是，三维纳米碳杂化物中的氮原子成功保留在所得GQDs中或转化为其他类型氮，即使扣除边缘氨基氮和吡咯氮后，仍获得高达12.3%的掺氮量。事实上，这种合成的N-GQDs具有高度结晶结构，其光致发光量子产率约达19.3%，是目前自上而下法合成GQDs中的最高值之一。此外，该方法还可调节GQDs的吸收范围。总体而言，我们通过控制碳源开发了合成氮掺杂GQDs的新策略，为制备其他类型杂原子掺杂GQDs开辟了新途径。
关键词： 电化学方法、三维纳米碳杂化材料、掺杂、量子产率、石墨烯量子点
更新于2025-09-11 14:15:04
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基于硝化聚醚砜和掺杂ZnYNiO的纳米复合材料用于选择性As<sup>3+</sup>传感器应用
摘要： 饮用水中砷（As3+）阳离子的污染是人类砷中毒最著名的来源之一。由于其对人体具有高毒性，有必要开发一种高效且低成本的方法来检测水环境中的砷。本研究成功制备了掺杂ZnYNiO纳米复合材料的硝酸化聚醚砜（PES-NO2）传感器。通过H2SO4:HNO3合成PES-NO2，而ZnYNiO纳米颗粒则采用低温碱性条件下的湿化学技术制备。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线衍射（XRD）分析结果证实了掺杂纳米颗粒与接枝在PES主链上的硝基功能团之间存在相互作用。所开发的聚合物纳米复合材料（PES-NO2-ZnYNiO）随后被用作As3+的优异涂层传感器。通过将玻璃碳电极（GCE）涂覆PES-NO2-ZnYNiO纳米复合材料作为薄膜层，制备了目标重金属离子传感器的工作电极。为评估阳离子传感器的性能，根据电流与电解液（选择性As3+离子）浓度关系绘制了校准曲线。校准曲线的线性范围（LDR）为0.1 nM~0.1 mM。利用校准曲线的斜率测量As3+阳离子传感器的灵敏度和检测限（DL），分别为9.8101 μA μM?1 cm?2和96.77 ± 4.84 pM。因此，该As3+离子传感器具有选择性高、灵敏度好、重现性高、准确度高、在实际环境样品中验证有效、在水介质中长期稳定以及响应时间短且活性高的特点。
关键词： 砷传感器、灵敏度、表征、电化学方法、合成、ZnYNiO、环境安全、硝酸化聚醚砜
更新于2025-09-10 09:29:36
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通过沉积在还原氧化石墨烯上的等离子体金纳米粒子增强热载流子分离实现电催化性能提升
摘要： 研究了纯金纳米颗粒（AuNPs）与金纳米颗粒-还原氧化石墨烯（AuNPs/rGO）杂化材料在电催化中的等离子体增强效应。当局部表面等离子体共振（LSPR）激发时，AuNPs上会产生热载流子（热电子和空穴）。实验中，葡萄糖会捕获热空穴，而热电子在电势偏压下可高效转移至外电路，产生可观测的电流增强。通过增强的电流响应可定量比较热电子转移效率。研究发现，光照下AuNPs/rGO杂化材料的电流密度增幅较纯AuNPs更为显著。得益于rGO优异的电子迁移率和良好的电子亲和能力，AuNPs上产生的热电子会高效转移至紧密接触的rGO，进而流入外电路产生电流。本研究揭示了rGO在促进热载流子分离以提升光催化反应中的关键作用。
关键词： 金纳米粒子（AuNPs）、热载流子、局域表面等离子体共振（LSPR）、石墨烯、电化学方法
更新于2025-09-04 15:30:14