在二维材料中,过渡金属二硫属化物 (TMD) 因其优异的性能而备受关注。[1,2] TMD 的化学式为 MX 2 ,其中 M 是过渡金属原子(例如 Mo、W),X 代表硫属原子(例如 S、Se、Te)。[2,3] 与其他 TMD 相比,二碲化钼 (MoTe 2 ) 因其工艺可调的同素异形相,即金属 1T' 和半导体 2H 相,最近引起了强烈的研究兴趣。 [4,5] 1T'相具有正交结构,也是获得优异拓扑性质的前兆阶段,并且在单层和多层水平上作为量子自旋霍尔效应的宿主以及在单斜 T d 相中作为原始 1T'相的低温畸变而出现的 II 型 Weyl 半金属态具有特殊的意义。[6,7] 随着厚度的减小,MoTe 2 表现出从间接到直接的带隙跃迁,而其带隙相对其他 TMD 较低 [8,9],范围从块体的 0.8 eV 到单层极限的 1.1 eV。[10] 此外,由于 1T'-MoTe 2 的电导率远高于 2H 相,1T'相在固态电池电极、电化学电容器和氢析出反应方面很有前景。 [11] 另一方面,2H-MoTe 2 由于其带隙小、吸附性强、热导率低等特点,在纳米技术中具有作为二维层状材料的潜力。[10,12] 由于两种同素异形相之间的能量差异很小,MoTe 2 成为研究相变特性的独特模型材料,具有许多相关应用,如微电子领域的二维非挥发性存储器件和忆阻器。[13,14] 此外,由于 2H-MoTe 2 具有高载流子迁移率、光学透明性、薄结构和化学稳定性,它是场效应晶体管、光电子学、储能、化学和生物传感等应用的合适候选材料。[15,16] 作为一种有前途的材料,清晰的理解和可重复的生长方法对于将 MoTe 2 从实验室水平提升到生产水平至关重要。传统上,可以通过机械剥离、物理
摘要 :脑内神经递质多巴胺 (DA) 的含量异常与帕金森病、阿尔兹海 默症等神经系统类疾病的发生发展密切相关,精准、实时监测其脑 内含量可作为临床诊疗的重要参考。电化学分析法具备成本低、响 应快、可实现体内实时监测等优势。然而,脑内复杂环境中蛋白吸 附、多物质共存等因素会极大干扰多巴胺的定量分析,这对电极的 灵敏度、选择性和稳定性提出了极高的要求。因此,研发出满足要 求的电极材料是实现多巴胺电化学检测临床应用的关键。掺硼金刚 石 (BDD) 电极生物相容性好、背景电流低、电势窗口宽、抗吸附性 强、化学稳定性高,相较于易团聚、易脱落而失效的金属纳米颗粒 或电阻较大的高分子材料, BDD 电极更具潜力解决上述多巴胺检测 的难点问题。然而, BDD 电极虽能有效抵御蛋白吸附,但在多巴胺 的选择性检测方面存在不足: BDD 电极表面缺乏能够高灵敏度、高 选择性检测多巴胺分子的官能团。因此,在保持 BDD 本征特性的基 础上,系统研究 BDD 电极表面改性与功能化修饰对电化学检测多巴 胺的选择性、灵敏度和稳定性的影响机理,是 BDD 电极实现临床应 用的关键。基于此,本论文从 BDD 膜电极的功能性改性与修饰到 BDD 微电极体内检测,系统研究了 BDD 膜电极在多巴胺电化学检测 中的作用机理,揭示了 BDD 电极界面性质对多巴胺分子氧化过程的 影响规律,所得具体结论如下: (1) 针对 BDD 电化学活性较低的问题,采用高温溶碳刻蚀和滴 涂修饰方法,在 BDD 电极表面刻蚀纳米孔洞并修饰 Nafion 选择性透 过膜( NAF ),制备了 Nafion 修饰的多孔 BDD 复合电极 NAF/pBDD ; 研究了该复合电极对多巴胺的电化学检测机理,揭示了 NAF/pBDD 复合电极比 BDD 电极具有更多活性位点的原因,同时探究了 Nafion 膜对多巴胺和抗坏血酸的作用机制;该电极针对多巴胺的检测限 (42 nM) 和检测线性范围 (0.1 ~ 110 μM) 相较于 BDD 均得到了有效改善。 (2) 针对 BDD 电极对多巴胺选择性较弱的问题,在 pBDD 表面 修饰活性更高的纳米炭黑颗粒 (CB) ,制备了 NAF-CB/pBDD 复合电 极,研究了炭黑颗粒的加入对主要干扰物抗坏血酸 (AA) 电化学响应 的影响机理,揭示了该电极在高浓度、多干扰物并存环境下对多巴 胺的选择性检测机制。结果表明,该电极可有效将干扰物抗坏血酸 的氧化电位提前以减少对多巴胺信号的干扰,检测限 (54 nM) 和检测