WSe2量子点荧光探针：超灵敏检测爆炸物2,4,6-三硝基苯酚的创新突破

本研究针对环境监测中爆炸物2,4,6-三硝基苯酚(TNP)检测的灵敏度瓶颈，通过溶剂热法合成二硒化钨(WSe2)量子点(QDs)，开发出具有3 pM超低检测限的光致发光(PL)传感器。该探针通过内滤效应(IFE)和动态猝灭机制实现特异性响应，为环境安全监测提供了新型稳定材料。

　　

在环境安全监测领域，爆炸物2,4,6-三硝基苯酚(TNP)的痕量检测始终是重大挑战。传统检测方法面临灵敏度不足、操作复杂等局限，而二维材料的发展为解决这一问题提供了新思路。尽管石墨烯因其优异导电性备受关注，但其本征带隙缺失制约了光学传感应用。这一技术空白促使科学家将目光转向具有半导体特性的过渡金属二硫属化物(TMDs)，其中二硒化钨(WSe₂)因其可调带隙和强光物质相互作用显示出独特优势。

来自中国的研究团队在《Materials Research Bulletin》发表的研究中，创新性地将WSe₂量子点(QDs)开发为超灵敏荧光探针。研究人员采用溶剂热法合成WSe₂ QDs，通过X射线衍射(XRD)确认其六方2H相晶体结构，特征衍射峰与标准卡片(JCPDS 038-1388)完全匹配。光学表征显示该材料在270 nm处具有强吸收边，并在406 nm处呈现激发波长依赖的荧光发射峰。

关键技术方法
研究通过溶剂热法合成WSe₂ QDs，采用XRD分析晶体结构，紫外-可见光谱和荧光光谱表征光学性质。通过 Stern-Volmer 方程定量分析TNP浓度与荧光猝灭效率的关系，比较不同硝基芳香族化合物验证选择性，结合时间分辨荧光研究阐明IFE和动态猝灭的协同机制。

XRD分析
衍射峰位于13.4°、31.48°等角度，对应(002)、(100)等晶面，证实成功合成2H相WSe₂。晶体结构稳定性为长期传感应用奠定基础。

光学性能与传感机制
量子点展现优异的光稳定性，九个月内保持荧光特性不变。与TNP作用时，33 pM-34 nM浓度范围内呈现线性猝灭响应，检测限达3 pM。机理研究表明，IFE与动态猝灭共同导致荧光减弱，其中TNP的吸收光谱与WSe₂的激发/发射光谱重叠引发IFE效应。

选择性研究
对比4-NT、2,6-DNT等干扰物，WSe₂ QDs对TNP表现出显著选择性，这归因于TNP中三个强吸电子硝基增强的电子转移效率。

结论与意义
该研究开创性地将WSe₂ QDs发展为性能优异的荧光探针，其3 pM的检测限刷新了TNP检测灵敏度记录。材料的长效稳定性(>9个月)和抗干扰能力，使其在环境监测、反恐安检等领域具有重大应用前景。这项工作不仅为爆炸物检测提供了新方案，也为TMDs在传感领域的应用拓展了思路。作者Neha Bhatt和Mohan Singh Mehata特别指出，该技术的低成本特性更有利于实际推广。