二維納米片的化學(xué)結(jié)構(gòu)可以**地控制其性能，從而指導(dǎo)其應(yīng)用。通過對不同聚合度的氮化碳(CN)的剝落，可以得到化學(xué)結(jié)構(gòu)可調(diào)的碳氮化物納米片(CNN)。制備的CNN的電化學(xué)發(fā)光(ECL)性能得到了明顯的調(diào)節(jié).通過加入不同的金屬離子，觀察到不同CNN在ECL猝滅過程不同。在此基礎(chǔ)上，利用各種CNN，成功地研制出高選擇性的ECL傳感器，無需任何標(biāo)記和掩蔽試劑，即可快速檢測Cu²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺等多種金屬離子。這將為開發(fā)二維富碳材料開辟前景，從而開發(fā)出性能增強的傳感器等廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

成果簡介：

東南大學(xué)江蘇省光電功能材料與工程實驗室Zhixin Zhou, Qiuwei Shang, Yanfei Shen ,Linqun Zhang, Yuye Zhang, Yanqin Lv, Ying Li, Songqin Liu, and Yuanjian Zhang通過簡單水中超聲不同溫度下合成的體相氮化碳，可成功制備具有不同化學(xué)結(jié)構(gòu)和尺寸的CNNS，實現(xiàn)了CNNS的熒光和電致化學(xué)發(fā)光調(diào)控。相關(guān)成果以“Chemically Modulated Carbon Nitride Nanosheets for Highly SelectiveElectrochemiluminescent Detection of Multiple Metal-ions”為題發(fā)表在國際期刊Analytical Chemistry 上。（DOI:10.1021/acs.analchem.6b01062）

圖文導(dǎo)讀：

(A)形成完全凝聚CN的的理想反應(yīng)途徑；

(B)剝離塊狀CN-T的過程(T=400、450、500、550、600、650℃)。照片：塊狀CN-T和相應(yīng)的CNN-T溶液在紫外光照射下。

CNNS-400(A)、CNNS-500(B)和CNNS-650(C)的TEM圖像。

（D）CN-650和CNNS-650的XRD譜。剝離前后的比較。石墨烯的類似峰強度，表明層狀CN的成功剝離。

CNNS-400，CNNS-50和CNN-650的

(A)FT-IR；

(B)XPS N1s光譜；

(C)ECL發(fā)射光譜。

在陰極電位范圍內(nèi)加入各種金屬離子后，CNNS-500(A)，CNNS-650(C)和CNNS-400(E)的ECL響應(yīng)。（插圖測定Cd²⁺(A)、Ni²⁺(C)和Cu²⁺(E)的校準(zhǔn)曲線。）I₀和I分別是加入金屬離子前后的ECL強度。

在陽極電位范圍內(nèi)加入不同金屬離子后，CNNS-500(B)和CNNS-650(D)的ECL響應(yīng)。（F）加入Ni²⁺后CNNS-500的ECL強度隨時間的變化。

（A）CNNS-500在(不)存在Ni²⁺的情況下的紫外-可見吸收光譜和其ECL發(fā)射光譜。

（B）Ni²⁺(不)存在時CNNS-500的PL時間光譜。

(C) CNNS-400在Cu²⁺（不）存在下的紫外-可見吸收光譜和其ECL發(fā)射光譜。

(D)Cu²⁺（不）存在時CNNS-400的PL時間光譜。

小結(jié)：

本文通過對不同聚合度的CN進行液相剝離，可以得到化學(xué)結(jié)構(gòu)可調(diào)的CNNS。利用可調(diào)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，對CNNS的ECL進行了測試，通過內(nèi)濾器效應(yīng)/電子轉(zhuǎn)移和催化效應(yīng)的增強作用使ECL猝滅發(fā)生了明顯的區(qū)別，從而可以區(qū)分不同的金屬離子。因此，基于CNNS家族的高選擇性、靈敏、快速的ECL傳感器被成功地用于檢測Cu²⁺、Ni²⁺和Cd²⁺等多種金屬離子，其檢測限分別為250 nm、1 nm和20 nm。CNNS化學(xué)結(jié)構(gòu)的合理操縱，為進一步開發(fā)具有獨特選擇性檢測性能的傳感器材料提供了可能。