完成单位：青岛大学生命科学学院，青岛大学材料科学与工程学院

完成人：许元红、牛玉生、谭业强、王晓霞、刘敬权

1. 项目名称：石墨烯和过渡金属二维微纳米结构材料的生化分析应用（撰稿人：许元红，青岛大学，15264285082）

2. 简介：该成果利用简单、低耗的电化学方法、水热法、搅拌法等实现了一系列石墨烯和过渡金属二维微纳米材料的批量、可控制备。以这些材料作为低成本、高性能修饰剂，通过静电吸附、π-π叠加等作用，将天然酶、电化学发光探针等固定在电极表面建立生化传感平台，可有效提高平台的电催化性能，进而提高酚类污染物、单碱基错配检测的灵敏度、选择性和准确性，并具可循环利用的特性；所制备的量子点具有良好的荧光及电化学发光性质、极佳的分散性、稳定性、抑菌性及抗光漂白性，为发展高效的生化分析方法提供了高效、低耗、低毒的新型光学探针,可实现金属离子、焦磷酸根、生物酶的特异性灵敏检测及细胞成像；通过探究这些材料的组分、尺寸、表面基团等与其电催化活性、荧光特性之间的内在关系，可更进一步提高其分析应用性能。本成果对于促进生化传感中新材料、新方法的发展，提升我国在该领域的研究水平有一定的意义。

3. 创新点：（1）利用简单、快速、低耗的电化学方法等实现了多种二维材料量子点（2D-QDs）的制备，这些2D-QDs具有新颖的荧光和电化学发光性质、极佳的水中分散性和稳定性，可被应用于细胞成像、金属离子特异性检测等生化分析研究。

   （2）借助于多孔石墨烯、石墨烯量子点等，设计实现了天然酶稳定性和催化活性可同步提高的载体体系，可用于酚类物质高效电化学传感检测，并具有可回收及循环利用的特性。

   （3）通过离子交换、π-π 叠加等作用，借助功能化石墨烯和石墨烯量子点等新材料，建立了灵敏、稳定、重现的固态电化学发光传感平台。

4. 科学价值：相关成果在Chem. Soc. Rev., Anal. Chem.等期刊上发表SCI论文35篇，同时受到了同行的广泛关注和高度评价，对成果的科学价值给予了肯定，认为处于国际领先水平。本研究成果结合二维材料组成元素丰富的优势可为提高环境卫生、医疗卫生领域的分析检测的灵敏度和选择性提供诸多机遇，具有重要科学价值。

5. 社会经济效益：所研究通过绿色环保、价格低廉的制备方法克服了现有二维微纳米材料制备技术中使用强酸、强氧化剂或者高温高压、易燃易爆气体的弊端，解决了石墨烯及类石墨烯产业目前存在的环境污染的困扰；同时2D-QDs具有荧光性质和水溶性优异、生物相容性好的优势，在传感分析、生物成像等方面展现出巨大的应用潜力和产业化前景。

6. 应用前景：所研究绿色环保、价格低廉、操作简单的二维材料制备技术制备效率高、产量大，可以容易实现从实验室到产业化的转化。通过进一步对2D-QDs仿生酶催化应用领域的开拓和研究，将为量子点全面打开生物医学、生化诊疗等下游应用市场做好准备。