二维黑磷的结构、制备和性能

磷有多种同素异构体: 红磷、白磷、黑磷, 其中黑磷热力学稳定. 二维材料因其低维效应而备受关注, 而近期二维黑磷的成功制备使其成为二维材料的新成员. 二维黑磷是带隙可调的片层结构半导体材料, 在光电领域有很大的潜力, 因而备受瞩目. 本文大量引用参考文献, 综述了黑磷的结构、制备方法, 并详细介绍了二维黑磷的各种性质及其器件性能的研究, 以及化学稳定性及防降解措施. 最后分析了二维黑磷的研究发展趋势.     

纳米黑磷的改性及其在光催化析氢领域的应用

黑磷作为一种新型的二维材料,具有高载流子迁移率、强大的光吸收性、高比表面积以及各向异性等特点,在光催化领域表现出极强的应用潜力,如光催化析氢、光催化降解有机污染物和生物医学光热、光动力学治疗等。但黑磷存在易氧化且光生电子-空穴复合严重等问题,需要通过改性提高黑磷光催化剂的性能。本文综述了表面修饰、掺杂、复合以及构建异质结等黑磷改性方法,着重对黑磷基材料在光催化产氢领域的应用进行了详细介绍,并指出了黑磷基材料在光催化领域应用需要克服的问题并展望及前景。     

二维黑磷基纳米材料在光催化中的应用

黑磷是继石墨烯之后又一种新型的单元素二维材料。具有独特的层状结构、超高的载流子迁移率和由层厚调控的禁带宽度,在光催化领域具有广阔的应用前景。然而,单一黑磷材料的禁带宽度较窄( ≤ 1.5 eV),光生载流子极易复合,导致其光催化性能较低。另外,黑磷表面的磷原子易与环境中的氧气发生反应形成P_xO_y,降低了黑磷材料的稳定性。因此,较低的催化性能和不稳定性极大地限制了黑磷材料的实际应用。针对上述问题,可以通过将黑磷材料与其他材料复合形成一系列的等离子体复合材料和多维异质结的方式,来提高光催化剂的活性和循环稳定性。本文综述了近年来二维黑磷纳米片与金属、半导体和碳材料等复合后形成的复合材料在光催化裂解水产氢、降解有机污染物、CO₂还原和固氮等方面的研究进展。最后,对未来二维黑磷基光催化材料的研究方向进行了分析和展望。     

黑磷的发现及其制备和应用发展史

1914年,美国物理学家布里奇曼无意间制得了黑磷并证明了这是磷的一种新的相变体,但在很长的一段时间内并没有引起人们的关注。20世纪中期以后,黑磷的制备方法得到了一定程度的发展。至2014年,研究者成功制备了二维黑磷场效应晶体管,随后人们发现黑磷在储能设备、光电子器件、光催化、生物传感等方面都有巨大的应用潜力。随着黑磷制备方法的发展和人们对黑磷认识的深入,黑磷的应用也会有更广阔的前景。     

纳米尺度MOFs在肿瘤及肿瘤标志物生物学成像中的研究进展

金属有机框架(MOFs)在气体储存与分离、燃料电池、能源转换,以及化学/生物传感器的构建等领域均发挥着重要作用.当MOFs的尺寸在一个维度上小于100 nm时,即为纳米金属有机框架(nMOFs).与传统的MOFs相比,nMOFs不仅保持了原有的高度有序多孔结构,还具有结构可调、表面修饰位点更加有效,以及生物分子分布功能...     

荧光量子点及其在生物检测中的应用

量子点(QDs)是一种零维的半导体纳米晶体,与传统的有机染料相比,具有独特的光学特征。由于它们具有激发光谱宽、发射光谱窄、发射波长精确可调、量子产率高和荧光稳定性好等特点,作为新一代的生物荧光探针,已被广泛应用于生物检测。本文介绍了QDs的基本概念和性质,探讨了QDs的制备方法及表面修饰,对其毒性也作了简要分析,提供了QDs在荧光免疫分析、生物芯片、生物传感器及体内成像等方面的应用实例。随着技术发展的不断进展,QDs在生物分析领域有着更为广泛的潜在的应用前景。     

纳米碳点的制备与应用研究进展

纳米碳点是碳纳米材料家族的新成员,近年来在国内外受到广泛关注。与传统的荧光染料和半导体量子点发光材料相比,碳点不仅具有优异的光学性能及尺寸效应,且具有制备成本低廉、生物相容性好、易于官能化、能带结构可调等优势。本文在理清有关碳点概念的基础之上,介绍了碳点结构特征和制备策略,着重综述了纳米碳点在生物成像与诊疗、传感器件、催化、光电器件和能量存储领域的最新研究进展,探讨了碳点研究目前存在的问题及未来的发展方向。     

稀土近红外二区纳米荧光影像探针及其生物医学应用※

与传统的荧光生物成像相比, 近红外二区(NIR-II)荧光生物成像技术具有空间分辨率高、信噪比高、成像深度大、自发荧光低、生物损伤小等优势, 在活体成像、疾病诊断、无创治疗等领域应用前景广泛. 在众多的NIR-II荧光纳米材料中, 稀土近红外二区纳米荧光探针(NIR-II Ln-NPs)因具有化学稳定性和光稳定性好、发射带窄、发光颜色和寿命可调等优点受到研究人员的广泛关注. 因此, 本文系统介绍了NIR-II Ln-NPs的设计策略、控制合成、发光调控、表面修饰、以及在生物医学应用方面的最新研究进展, 并对该领域的技术难题及未来发展趋势进行了探讨.     

关于碳点性能提升的研究进展

与传统半导体量子点相比,碳点(CDs)由于具有较强的抗光漂白性,可调的发光性能,低毒性和良好的生物相容性而引起研究者的极大兴趣。合成CDs的方法主要包括自上而下法和自下而上法。传统合成方法所制备的裸CDs由于量子产率较低,CDs形成机制不明确,应用也受到一定限制。合成过程中或合成后的修饰可有效提高CDs的量子产率和荧光性能,从而拓宽其在生物成像、探针、光催化剂、生物药物载体、光电材料等领域的应用。本文将对近年来有关CDs的几种修饰方法:形成金属纳米粒子-CDs复合物、杂原子掺杂和表面功能化的理论研究及应用加以综述,并对当前需要解决的问题以及今后的研究发展方向进行了探讨。     

CdTe/CdS量子点的合成及用于HeLa细胞的免疫标记与成像

自1998年,Alivisatos~([1])和Nie~([2])小组成功地将量子点作荧光探针应用于鼠组织细胞核HeLa细胞的免疫标记后,量子点在细胞标记、活体和组织成像、生物大分子定性定量分析等方面显示出极大的发展潜力.与传统的有机染料荧光探针相比,量子点具有激发光谱宽、发射光谱对称、半峰宽窄,发射波长可调,以及光化学稳定性高等特点.这些优异特性使得量子点在生物学领域展示了广泛的应用前景.