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无配体水溶性WO3-x纳米点的绿色制备和绿色电化学发光应用

具有高活性位点和高比表面积的氧缺陷氧化钨(WO3-x)纳米点被广泛应用于太阳能电池、电致变色器件、光催化、超级电容器等多个领域。通常情况下,纳米点材料可以通过剥离体相材料得到纳米片、继而化学剪裁纳米片制得;然而,由于氧化钨层间以共价作用连接,无法采用常用的剥离法获得纳米片,使得该策略无法应用于WO3-x纳米点的制备。目前WO3-x纳米点大多通过WCl6作为反应原料制备;然而WCl6极易水解,反应过程中必须保证绝对无水条件,而且所合成的WO3-x纳米点水溶性低。不仅如此,为了控制合成过程中纳米点的结构、限制其各向异性生长,通常需要用长链烷基胺或烷基酸作为其保护剂,这使得所得到的氧化钨纳米点电子传递缓慢。因此,探索合成高质量WO3-x纳米点的有效途径,同时避免使用不稳定反应前驱物、昂贵的反应设备和复杂的合成过程仍然是一个挑战。

图1. WO3-x纳米点的合成和性能示意图


近日,东南大学沈艳飞教授(点击查看介绍)课题组提出以WS2粉末为前驱物,通过超声剥离和温和的化学转化过程成功合成了WO3-x纳米点,克服了以往合成中反应前驱物不稳定、反应设备昂贵、合成过程复杂、产物电子传递性能不佳等问题,所制备的WO3-x纳米点具有无配体、水溶性好和氧缺陷易调控等优点。


电化学发光(ECL)检测由于其灵敏度高、成本低、设备简单等优点而被广泛用于临床检验。三联吡啶钌(Ru(bpy)32+)及其衍生物是目前临床检验中最常用的ECL发光体。然而,作为目前Ru(bpy)32+发光体唯一的商业化共反应剂,三丙胺(TPrA)仍存在生物毒性高和背景信号强等问题。针对这一问题,基于所合成的WO3-x纳米点特性,该课题组提出将WO3-x纳米点用作新型绿色共反应剂,不仅动物毒性比TPrA低约300倍,与Ru(bpy)32+联用的ECL效率还可与TPrA标杆体系相媲美。机理研究显示,WO3-x纳米点的氧缺陷态和其表面的羟基在增强ECL强度中起到了关键作用。基于此,该研究进一步构建了用于检测全血样本的循环肿瘤细胞传感器,克服了临床商业化细胞仪仅能分析血清样品的短板。


该工作不仅为合成具有独特结构和优异性能的WO3-x纳米点开辟了一条新途径,而且还将推动WO3-x纳米点在临床诊断中的应用。这一成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上,东南大学博士生潘登、房正邹杨二利为本文的共同第一作者,沈艳飞教授为论文唯一通讯作者。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Facile Preparation of WO3-x Dots with Remarkably Low Toxicity and Uncompromised Activity as Coreactants for Clinic Electrochemiluminescent Diagnosis

Deng Pan, Zhengzou Fang, Erli Yang, Zhenqiang Ning, Qing Zhou, Kaiyang Chen, Yongjun Zheng, Yuanjian Zhang, Yanfei Shen

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202007451


沈艳飞简介


于2002年和2007年先后在南京师范大学和中科院长春应用化学研究所获学士和博士学位,2008年-2012年先后在德国马普胶体界面研究所和日本物质材料研究所从事科学研究任博士后和JSPS研究员,2013年受聘东南大学医学院任教授、博士生导师。在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Sci., Anal. Chem.等期刊发表SCI论文100余篇,所发表论文被SCI期刊论文引用3000余次,H-index 32。曾入选江苏省“六大人才高峰”第十一批高层次人才,并获江苏省优秀青年基金资助。

研究领域:纳米生物技术与临床诊断


https://www.x-mol.com/university/faculty/59774


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