石墨烯负载碳纳米点的电子结构调控策略显著提升DMMP吸附能力以实现高灵敏气体传感

本研究创新性地通过氢键与费米能级双重调控工程，将具有红光特性的碳纳米点（RCDs）与Cu2+共修饰还原氧化石墨烯（rGO），构建出室温下对神经毒剂模拟物DMMP（二甲基甲基膦酸酯）具有超高灵敏度（24.05%@340 ppb）、超低检测限（17 ppb）的气体传感器。通过1H-NMR、拉曼和FT-IR光谱证实氢键相互作用机制，荧光猝灭实验揭示RCDs的优异吸附特性，为碳基室温气体传感材料设计提供新范式。

　　

Highlight

通过精准调控碳纳米点（CDs）的荧光特性与电子结构，本研究开创性地提出氢键-费米能级协同调控策略，显著增强石墨烯基材料对神经毒剂模拟物DMMP的捕获能力。红光碳纳米点（RCDs）与Cu²⁺协同修饰的rGO材料（rGO-RCDs-Cu）展现出突破性传感性能，其响应值较传统材料提升近一倍。

Materials Characterizations

以邻苯二胺（oPD）为单一前驱体，成功制备蓝、黄、橙、红四色荧光CDs。光谱分析表明，RCDs具有最丰富的N-H活性位点和最优的电子离域体系，其荧光猝灭效率与DMMP吸附平衡常数均显著高于蓝光CDs（BCDs），证实氢键强度与电子转移能力的协同增效作用。

Conclusions

该研究首次从气体吸附量与电子转移效率双维度解析传感性能提升机制：①RCDs表面富集的N-H基团与DMMP中P=O键形成高强度氢键网络；②Cu²⁺掺杂诱导rGO费米能级偏移，加速界面电荷转移。这种"分子捕获-电子传输"双优化策略为高灵敏度室温气体传感器设计开辟新途径。