一、文章概述

MXene過渡金屬碳化物和氮化物或碳氮化物可以合成為零維量子點(diǎn)（MQD），由于它們能夠與許多強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，因此具有巨大的抗氧化應(yīng)用潛力。然而，MQD在水熱合成過程中容易被氧化，從而破壞其固有結(jié)構(gòu)并損害其抗氧化能力。為了解決這個(gè)問題，乙二胺（EDA）被用作前驅(qū)體，以保護(hù)Ti2C多量子阱在合成過程中免受損壞，并引入N來生成N摻雜的多量子阱（N?Ti2C量子點(diǎn)）。與沒有EDA的MQD相比，N?Ti2C量子點(diǎn)具有更完整的固有結(jié)構(gòu)和更強(qiáng)的抗氧化性能，包括高效清除?OH、優(yōu)異的染料保護(hù)和高錳酸鉀（KMnO4）的快速還原。此外，循環(huán)伏安法（CV）和X射線光電子能譜（XPS）被用來研究氧化后潛在的抗氧化機(jī)制。結(jié)果表明，其固有結(jié)構(gòu)、富電子官能團(tuán)的摻雜和電子轉(zhuǎn)移都有助于增強(qiáng)其抗氧化能力。

二、文章概述

圖1.?N?Ti2C-QDs的合成工藝。

合成方法：將0.30 g制備的Ti2C MXene粉末與20 mL去離子（DI）水混合，同時(shí)進(jìn)行15 min的超聲處理。然后，將溶液移至50 mL水熱反應(yīng)器中，并向其中添加2.0 mL EDA。水熱反應(yīng)在120℃下進(jìn)行6小時(shí)。之后，使用220 nm聚醚砜針形過濾器過濾溶液以獲得N?Ti2C量子點(diǎn)。

圖2(a)Ti2AlC和Ti2C-MXenes的XRD圖。(b)Ti2AlC的SEM圖。(c)Ti2C-MXenes的掃SEM圖。(d)N?Ti2C QDs的TEM圖像。

XRD結(jié)果表明Ti2AlC蝕刻過程后，大多數(shù)衍射峰，（002）衍射峰與Ti2AlC相比，Ti2C MXene XRD圖譜中的峰值移動到更小的角度。表明Ti2AlC的大部分鋁層在與HCl的反應(yīng)中被去除。Ti2AlC為塊狀結(jié)構(gòu)（圖2b），Ti2C MXenes為層狀結(jié)構(gòu)（圖2c），這種形態(tài)變化也證實(shí)了Al和Ti2C MXene形成的去除。水熱合成后，N?Ti2C量子點(diǎn)（圖2d）顯示了許多黑色球形結(jié)構(gòu)，表明層狀Ti2C MXenes成功轉(zhuǎn)化為零維量子點(diǎn)。

圖3.?(a)N-Ti2C-QDs的UV-vis吸收光譜。（b）在紫外光照射下1hRhB與N-Ti2C-QDs反應(yīng)后的吸收光譜量子點(diǎn)。（c）?-OH清除實(shí)驗(yàn)N?Ti2C量子點(diǎn)。（d） 對照組給予50μg?EDA（e）含氮高錳酸鉀溶液N?Ti2C量子點(diǎn)、Ti2C量子點(diǎn)和對照組的吸收光譜。（f）用N修飾的GCE電極的循環(huán)伏安圖N?Ti2C?QDS。

圖3b表明，不含N?Ti2C-QDs的RhB溶液在與OH反應(yīng)1h后幾乎完全消失，吸收強(qiáng)度接近于零。而在N?Ti2C-QDs的存在下，顏色和吸收強(qiáng)度沒有變化，說明N?Ti2C-QDs有效地清除了OH。圖4e顯示，與N?Ti2C-QDs反應(yīng)30min后，525nm處的吸收峰顯著下降。而在加入Ti2C-QDs的對照組（去離子水）的光譜中，高錳酸鉀的吸收峰基本保持不變。這些結(jié)果表明，N?Ti2C-QDs可與高錳酸鉀有效反應(yīng)，并在30min內(nèi)清除。

圖4N?Ti2C-QDs的抗氧化機(jī)理示意圖。

N?Ti2C-QDs的抗氧化機(jī)理三個(gè)方面（圖4）。一個(gè)因素是內(nèi)在的結(jié)構(gòu)。在初始水熱合成過程中，Ti2C-QDs在高壓和高溫下容易被環(huán)境氧氣氧化，破壞了其固有的Ti?C主干結(jié)構(gòu)。然而，在這一過程中加入EDA可以防止這些量子點(diǎn)的過度氧化，形成更完整的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，提高了抗氧化能力。第二個(gè)因素是摻雜的富電子官能團(tuán)。N?Ti2C-QDs的XPS和FT-IR譜表明，加入EDA后存在更多的含N官能團(tuán)；包括具有N?H鍵和C?N鍵的官能團(tuán)。這些富電子的基團(tuán)可以與環(huán)境中的氧化劑共享電子并使其失活。最后一個(gè)因素是快速的電子轉(zhuǎn)移。CV實(shí)驗(yàn)表明，N?Ti2C-QDs具有較強(qiáng)的電子轉(zhuǎn)移能力，可迅速促進(jìn)N?Ti2C-QDs與OH自由基等氧化劑之間的電荷平衡。當(dāng)OH自由基與N?Ti2C-QDs反應(yīng)時(shí)，OH自由基的未配對電子可以從N?Ti2C-QDs表面的基團(tuán)中獲得足夠的自由電子。通過電子轉(zhuǎn)移，這些電子可以盡快與這些自由基接觸。一旦這些自由基獲得電子，電荷平衡，氧化劑就被還原。

三、文章概述

作者通過一種簡便、高效的水熱法成功地合成了N?Ti2C-QDs量子點(diǎn)。在水熱過程中引入EDA可以防止N?Ti2C-QDs被過度氧化，使量子點(diǎn)具有較強(qiáng)的抗氧化能力?？寡趸瘎?shí)驗(yàn)和相關(guān)表征證實(shí)了N?Ti2C-QDs的抗氧化能力，并有助于闡明其潛在的作用機(jī)制N?Ti2C-QDs具有較強(qiáng)的抗氧化能力，這歸因于其內(nèi)在結(jié)構(gòu)、富電子官能團(tuán)的產(chǎn)生和電子轉(zhuǎn)移。本研究證明了N?Ti2C-QDs作為高效和生物相容性抗氧化劑的巨大潛力。

文章鏈接：

https://doi.org/10.1021/acsanm.1c02783

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