自從2004年Geim和Novoselov因石墨烯的發現獲得諾貝爾物理學獎，石墨烯、類石墨烯二維納米材料廣受關注。這類新興的材料具有諸多優良的理化性質，在環境、能源等領域大放異彩。與之相關的科學研究論文或文獻被大量報道，然而介紹二維納米材料在環境分析領域的著作鳳毛麟角，特別是中文著作。本書共分10章；第1章主要介紹環境污染物分析的必要性、傳統的檢測方法、新興的傳感檢測法、及其各自的優缺點；第2章主要介紹二維納米材料結構與性質，這些性質決定了二維納米材料在傳感領域的應用。第3章主要介紹二維納米材料的制備和表征方法，制備方法會直接影響二維納米材料的理化性質；表征方法主要集中二維納米材料的厚度，因為二維納米材料的電子結構依賴于厚度。第4章主要介紹二維納米材料基傳感分析法及其性能的評估方法。第5章主要介紹二維納米材料基電化學傳感分析法。第6章主要介紹二維納米材料基熒光傳感分析法。第7章主要介紹二維納米材料基比色傳感分析法。第8章主要介紹二維納米材料基光電傳感分析法。第9章主要介紹二維納米材料基電化學發光傳感分析法。第10章主要介紹二維納米材料基場發射晶體管傳感分析法。上述六種傳感分析法所分析的環境污染物主要集中在重金屬離子、抗生素、致病菌、無機鹽、氣態的氮氧化物、氧化活性物質、易揮發的有機物質（VOCs）等。
自從2004年Geim和Novoselov因石墨烯的發現獲得諾貝爾物理學獎后，石墨烯、類石墨烯二維納米材料廣受人們關注。這類新興的材料具有諸多優良的理化性質，在環境、能源等領域大放異彩。與之相關的科學研究論文或文獻被大量報道，然而介紹二維納米材料在環境分析領域應用的著作屈指可數，特別是中文著作。筆者的研究工作主要關于二維納米材料制備、表征、功能化及其在環境分析領域的應用。根據筆者愚見，有必要將二維納米材料最新的發展動態及其在環境分析領域的研究成果整理成書，與讀者共享。
本書共分10章。第1章主要介紹水體和大氣中的污染物和危害、環境污染物的分析方法以及二維納米材料在環境監測領域的應用。新興的傳感檢測法及其各自的優缺點。第2章主要介紹二維納米材料的結構與性質，這些性質決定了二維納米材料在傳感領域的應用。第3章主要介紹二維納米材料的制備和表征方法，制備方法會直接影響二維納米材料的理化性質；表征方法主要集中在檢測二維納米材料的厚度，因為二維納米材料的電子結構依賴于厚度。第4章主要介紹基于二維納米材料的環境污染物傳感分析法。第5章主要介紹環境污染物的電化學傳感分析法。第6章主要介紹環境污染物的熒光傳感分析法。第7章主要介紹環境污染物的比色傳感分析法。第8章主要介紹環境污染物的光電傳感分析法。第9章主要介紹環境污染物的電化學發光傳感分析法。第10章主要介紹環境污染物的場發射晶體管傳感分析法。上述六種傳感分析法所分析的環境污染物主要集中在重金屬離子、抗生素、致病菌、無機鹽、氣態的氮氧化物、氧化活性物質、揮發性有機物（VOCs）等。
本書可作為環境工程及其相關專業的教學用書或者環境分析化學領域的科研參考書，本書收錄了大量最新的研究進展，包括筆者和其他研究人員最新的研究工作，具有一定的參考價值。相信本書的出版有利于促進二維納米材料及其環境監測應用的發展。
本書的順利完成要特別感謝國家自然科學基金（52000059）、南京市留學人員創新擇優資助項目（B2004803）和中央高�；究蒲袠I務費專項資金（2019B02414和2019B44214）資助。此外，本書的出版得到了大連理工大學工業生態與環境工程教育部重點實驗室的資助（No. KLIEEE-18-02）和河海大學淺水湖泊綜合治理與資源開發教育部重點實驗室的大力支持，在此一并表示感謝。
筆者學識有限，書中難免有不足之處，敬請讀者專家批評指正。
甘小榮
于河海大學
2020年5月
第1章概述 001
1.1水體中的污染物和危害 003
1.1.1環境有機污染物 003
1.1.2重金屬污染物 004
1.1.3微生物污染物 005
1.2大氣中的污染物和危害 005
1.3環境污染物的分析方法 006
1.3.1傳統的分析方法 007
1.3.2傳感分析方法 008
1.4二維納米材料在環境監測領域的應用 010
1.4.1二維納米材料的發展趨勢 013
1.4.2二維納米材料的結構與性能關系 014
1.4.3二維納米材料在環境監測的應用優勢 016
1.5總結和展望 016
參考文獻 017
第2章二維納米材料的結構與性質 019
2.1引言 019
2.2二維納米材料的結構 021
2.2.1石墨烯族 021
2.2.2過渡金屬硫屬化物 024
2.2.3金屬氫氧化物 025
2.2.4金屬有機框架化合物 026
2.2.5第四主族元素 026
2.2.6MXenes 027
2.2.7金屬單質 028
2.3二維納米材料的性質 028
2.3.1力學性能 029
2.3.2表面化學性質 030
2.3.3生物兼容性 032
2.3.4電學性質 033
2.3.5光學性質 035
2.4總結和展望 036
參考文獻 037
第3章二維納米材料的制備和表征方法 040
3.1引言 040
3.2二維納米材料的制備方法 040
3.2.1自上而下法 042
3.2.2自下而上法 047
3.3二維納米材料的表征方法 049
3.3.1X射線衍射光譜 049
3.3.2拉曼光譜 050
3.3.3紫外可見吸收光譜 051
3.3.4能譜分析 052
3.4總結和展望 053
參考文獻 054
第4章基于二維納米材料的環境污染物傳感分析法 056
4.1引言 056
4.2環境污染物傳感分析法的原理和分類 057
4.2.1電化學傳感分析法 058
4.2.2熒光傳感分析法 058
4.2.3光電傳感分析法 059
4.2.4電化學發光傳感分析法 060
4.2.5比色傳感分析法 060
4.2.6場效應晶體管傳感分析法 061
4.3環境污染物傳感分析法的性能評估 061
4.3.1選擇性 062
4.3.2靈敏度和檢出限 062
4.3.3穩定性和重現性 063
4.3.4線性范圍 063
4.3.5實用性 063
4.4環境污染物傳感分析法的設計策略 064
4.4.1原子水平修飾 064
4.4.2分子水平修飾 066
4.4.3混合維度的納米復合材料 069
4.5總結和展望 071
參考文獻 071
第5章環境污染物的電化學傳感分析法 073
5.1引言 073
5.2電極反應的一般過程 076
5.2.1電極/溶液界面的質量傳遞 077
5.2.2電極/溶液界面的電荷傳遞 078
5.2.3電極材料的電化學性質表征 078
5.3二維TMDC基電化學傳感器 082
5.3.1水體中重金屬離子的檢測 083
5.3.2水體中有機物的檢測 094
5.3.3水體中細菌的檢測 095
5.4石墨烯族基電化學傳感器 096
5.4.1水體中重金屬離子的檢測 097
5.4.2水體中有機物的檢測 098
5.4.3水體中微生物的檢測 101
5.5MXene基電化學傳感器 102
5.5.1水體中亞硝酸鹽的檢測 103
5.5.2水體中有機物的檢測 103
5.5.3水體中重金屬離子的檢測 104
5.6總結和展望 105
參考文獻 106
第6章環境污染物的熒光傳感分析法 111
6.1引言 111
6.2石墨烯族基熒光傳感器 113
6.2.1水體中重金屬離子的檢測 114
6.2.2水體中抗生素的檢測 115
6.2.3水體中有機農藥的檢測 117
6.2.4水體中藥物的檢測 118
6.2.5水體中細菌的檢測 119
6.3二維TMDC基熒光傳感器 120
6.3.1水體中重金屬離子的檢測 120
6.3.2水體中有機物的檢測 122
6.3.3水體中細菌的檢測 122
6.4二維過渡金屬氧化物基熒光傳感器 123
6.4.1水體中有機物的檢測 124
6.4.2水體中氧活性物質的檢測 125
6.5二維MOF基熒光傳感器 126
6.5.1水體中重金屬離子的檢測 126
6.5.2空氣中VOCs的檢測 127
6.5.3水體中抗生素的檢測 128
6.6總結和展望 129
參考文獻 129
第7章環境污染物的比色傳感分析法 133
7.1引言 133
7.2石墨烯族基比色傳感器 136
7.2.1水體中重金屬離子的檢測 136
7.2.2水體中有機物的檢測 137
7.2.3水體中氧活性物質的檢測 138
7.3二維TMDC基比色傳感器 139
7.3.1水體中有機物的檢測 140
7.3.2水體中氧活性物質的檢測 141
7.4二維過渡金屬氧化物基比色傳感器 143
7.4.1水體中有機物的檢測 143
7.4.2水體中致病菌的檢測 144
7.5二維MOF基比色傳感器 144
7.5.1水體中有機物的檢測 145
7.5.2水體中氧活性物質的檢測 145
7.6二維金屬基比色傳感器 148
7.6.1水體中有機物的檢測 149
7.6.2水體中氧活性物質的檢測 150
7.7總結和展望 151
參考文獻 152
第8章環境污染物的光電傳感分析法 156
8.1引言 156
8.2石墨烯族基光電傳感檢測器 161
8.2.1水體中重金屬離子的檢測 161
8.2.2水體中有機物的檢測 164
8.2.3水體中微生物的檢測 168
8.2.4水體中無機非金屬離子的檢測 169
8.3二維TMDC基光電傳感檢測器 170
8.3.1水體中有機物的檢測 170
8.3.2水體中致病菌的檢測 172
8.4二維過渡金屬氧化物基光電傳感器 172
8.4.1水體中重金屬離子的檢測 173
8.4.2水體中有機物的檢測 173
8.5MXene基光電傳感檢測器 175
8.5.1水體中重金屬離子的檢測 175
8.5.2水體中有機物的檢測 176
8.6總結和展望 177
參考文獻 177
第9章環境污染物的電化學發光傳感分析法 180
9.1引言 180
9.2石墨烯族基電化學發光傳感器 184
9.2.1水體中重金屬離子的檢測 184
9.2.2水體中有機物的檢測 186
9.2.3水體中致病菌的檢測 188
9.2.4水體中氧活性物質的檢測 189
9.3MXene基電化學發光傳感器 190
9.4二維MOF基電化學發光傳感器 191
9.5磷烯基電化學發光傳感器 192
9.6二維TMDC基電化學發光傳感器 193
9.6.1水體中過氧化物的檢測 194
9.6.2水體中有機物的檢測 196
9.7總結和展望 196
參考文獻 196
第10章環境污染物的場發射晶體管傳感分析法 199
10.1引言 199
10.2石墨烯族基場發射晶體管傳感器 204
10.2.1水體中重金屬離子的檢測 205
10.2.2水體pH檢測 206
10.2.3水體中細菌的檢測 207
10.3二維TMDC基場發射晶體管傳感器 209
10.3.1水體中重金屬離子的傳感檢測 211
10.3.2空氣中氮氧化物的傳感檢測 212
10.3.3空氣中VOCs的傳感檢測 214
10.4總結和展望 216
參考文獻 216
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