二硫化鉬的制備及其電化學(xué)傳感應(yīng)用研究進展

背景介紹電化學(xué)傳感器是通過傳感電極與被測目標(biāo)物發(fā)生反應(yīng)，將被測目標(biāo)物的化學(xué)信號（濃度）轉(zhuǎn)換為電信號，從而達到分析、檢測目的的一種傳感裝置。它可實現(xiàn)快速、靈敏、簡便、低成本和在線檢測，在臨床病理診斷、醫(yī)藥分析和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。從影響電化學(xué)傳感器靈敏度的角度考慮，最重要的影響因素之一是電化學(xué)工作電極的性能。工作電極是電化學(xué)傳感器的核心部件之一，它的表面性能直接決定了電化學(xué)傳感器的靈敏度、選擇性以及可靠性等傳感性能。文章亮點1.重點總結(jié)了二硫化鉬及其復(fù)合材料在生物分子、藥物分子以及環(huán)境污染物的電化學(xué)傳感器構(gòu)建方面的應(yīng)用研究；2.討論了基于二硫化鉬及復(fù)合材料在電化學(xué)傳感方面所面臨的機遇和挑戰(zhàn)。內(nèi)容簡介1

二硫化鉬的制備MoS2的制備方法主要分為兩類：自上而下法和自下而上法。自上而下法是指在基片上刻蝕晶體平面，常見的手段有機械剝離法、液相剝離法以及離子插層法。自下而上法是指晶體堆疊在基片上，常用的方法有水熱/溶劑熱合成法以及化學(xué)氣相沉積法。1.1

自上而下法1.1.1

機械剝離法機械剝離，也被稱為微機械解理，是一種利用層間的弱結(jié)合力，直接剝離塊體材料來生產(chǎn)高質(zhì)量的單層和少層MoS2的技術(shù)。1.1.2

液相剝離法MoS2和溶劑的相互作用會極大地影響剝離效率和分散穩(wěn)定性，因此液相剝離的關(guān)鍵是選擇合適的溶劑，使其表面張力接近MoS2的表面張力。1.1.3

離子插層法傳統(tǒng)的離子插層是以正丁基鋰作為插層劑，需要在較高溫度下進行較長時間，而且對鋰離子的插入缺乏可控性。除了用鋰離子作為插層劑外，還利用四正丁基銨鹽（TBA+）作為插層劑對MoS2塊體進行剝離。以MoS2塊體為陰極，鉑電極為陽極，TBA·HSO4溶于碳酸丙烯酯為電解液（如圖1所示）。圖1

MoS2薄片的電化學(xué)剝離1.2

自下而上法1.2.1

水熱/溶劑熱合成法水熱/溶劑熱合成技術(shù)就是在密閉體系（如高壓反應(yīng)釜）內(nèi)，以水或有機物為溶劑，在一定溫度和溶液自生壓力下，前驅(qū)體之間進行反應(yīng)的一種合成方法。1.2.2

化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法是一種自下而上的平衡狀態(tài)下的加工方法，可通過控制反應(yīng)條件（溫度、壓強、氣流速度、前驅(qū)體的數(shù)量和基底的類型）來合成目標(biāo)產(chǎn)物，同時可以實現(xiàn)分層加工。2

二硫化鉬及其復(fù)合材料在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用2.1

生物分子的檢測采用水熱法直接將MoS2生長在鉛筆石墨（PGE）的底部，四周包覆一層不導(dǎo)電膜，頂部作為電接觸點。通過X射線衍射技術(shù)和X射線光電子能譜分析表征得知MoS2-PGE的半導(dǎo)體2H相比例較低，金屬1T相比例較高，表明MoS2-PGE具有電化學(xué)應(yīng)用的可行性。圖2

MoS2-PGE對G和A的電化學(xué)性能圖2.2

藥物分子的檢測除了上述生物分子的分析檢測外，MoS2及其復(fù)合物在藥物分子檢測領(lǐng)域也有很廣泛的應(yīng)用。2.3

環(huán)境污染物的檢測環(huán)境污染物都直接或間接有害于人類生存或造成自然生態(tài)環(huán)境衰退，因此對各類環(huán)境污染物的檢測、轉(zhuǎn)化或去除的研究具有重要的意義。例如，Aswathi等[42]將N,N-二甲基甲酰胺分散的MoS2懸濁液修飾到GCE上，以此為工作電極構(gòu)建電化學(xué)傳感器檢測海水中的汞離子，實驗結(jié)果表明MoS2/GCE檢測時的峰電流值是裸GCE的30倍（如圖3所示）。圖3

Hg2+在MoS2修飾的GCE上的直接電化學(xué)反應(yīng)和循環(huán)伏安法中相應(yīng)的電流響應(yīng)增強示意圖3

結(jié)論與展望MoS2因具有獨特的帶隙和結(jié)構(gòu)以及優(yōu)異的性能，是目前研究人員討論熱度高的納米材料。本文首先詳細(xì)介紹了MoS2自上而下（機械剝離法、液相剝離法和離子插層法）和自下而上（水熱/溶劑熱合成法和化學(xué)氣相沉積法）兩大類合成方法