【研究背景】

MXenes是德雷克塞爾大學(xué)(Drexel University)最近推出的一個(gè)2D材料家族，已經(jīng)在科學(xué)界引起了極大的關(guān)注。Ti3C2是眾多MXenes中最常見、研究最為廣泛的。MXenes在能源應(yīng)用方面已經(jīng)顯示出巨大的潛力，主要作為電池和超級(jí)電容器的電極材料。它具有多種多樣的表面化學(xué)性質(zhì)、石墨烯樣的形態(tài)和金屬導(dǎo)電的氧化還原能力，使它成為一種適用于多種應(yīng)用的2d材料。由于MXenes是由Ti、C、N等無毒但含量豐富的元素及其同樣無毒的降解產(chǎn)物組成（CO2和N2），因此MXenes也可用于環(huán)境應(yīng)用。MXenes除了在能源相關(guān)的應(yīng)用，這些2D材料正慢慢得到傳感器方面的關(guān)注。高的表面電導(dǎo)率，足夠的表面官能團(tuán)和最重要的是良好的親水性，這些使得MXenes成為一個(gè)理想的平臺(tái)來開發(fā)不同的傳感器設(shè)備。主要地，在電化學(xué)傳感器系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)換材料在產(chǎn)生可測(cè)量的信號(hào)讀出方面起著至關(guān)重要的作用，這些信號(hào)讀出可以直接或間接地與目標(biāo)物質(zhì)的濃度有關(guān)。與傳統(tǒng)的二維材料（即石墨烯，MoS2納米片）需要復(fù)雜的合成方案并具有低親水性和難以實(shí)現(xiàn)的功能化方法不同，MXenes在包括生物相容性在內(nèi)的所有方面均具有優(yōu)勢(shì)，這在生物傳感器的情況下是首選。

【成果簡介】

近期，北京化工大學(xué)徐斌教授在國際知名學(xué)術(shù)期刊Chinese Chemical Letters上發(fā)表一篇題目為：A mini-review on MXenes as versatile substrate for advanced sensors的研究論文，首先討論了傳感器中MXenes的需求，然后討論了它們作為直接轉(zhuǎn)導(dǎo)材料或生物傳感器中用于固定識(shí)別元件的基質(zhì)的用途。根據(jù)獲得的信號(hào)的性質(zhì)，本文分為三個(gè)部分，討論了近年來在電化學(xué)、氣體和電化學(xué)發(fā)光方面的最新進(jìn)展。熒光傳感器。討論了MXenes在改進(jìn)電極以檢測(cè)不同物種的分析能力方面的適用性，并著重強(qiáng)調(diào)了MXenes在先進(jìn)傳感器設(shè)備中的未來前景。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1.MXenes在各種傳感器系統(tǒng)中的應(yīng)用，子塊表示了這些傳感器的應(yīng)用范圍。

圖2.?介紹了MOF驅(qū)動(dòng)的MnO2/Mn3O4和MXene/Au復(fù)合材料的形成步驟，以及所研制的生物傳感器的結(jié)構(gòu)。

圖3.?基于MXenes的微流體裝置檢測(cè)UA、尿素和肌酐的機(jī)理以及性能測(cè)試圖。

圖4.釩基MXene的分層和電極制備工藝以及其氣敏性能。

圖5.使用Ti3C2Tx薄片固定DNA玻璃碳電極上的生物傳感器結(jié)構(gòu)，用于單核苷酸錯(cuò)配識(shí)別。

【本文總結(jié)】

? ? ?在這篇綜述中，大多數(shù)的方法、步驟和檢測(cè)方法都清楚地預(yù)測(cè)了MXenes在實(shí)現(xiàn)高信號(hào)靈敏度、高選擇性方面的優(yōu)勢(shì)，以及最重要的是集成到實(shí)際應(yīng)用設(shè)備中的能力。然而，在這種新型2D材料能夠完全取代石墨烯成為更好的替代物之前，MXenes的使用仍然存在許多灰色地帶，需要更好地理解，傳感器界還面臨許多挑戰(zhàn)。

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