前言：

"自从2004年Geim和Novoselov因石墨烯的发现获得诺贝尔物理学奖后，石墨烯、类石墨烯二维纳米材料广受人们关注。这类新兴的材料具有诸多优良的理化性质，在环境、能源等领域大放异彩。与之相关的科学研究论文或文献被大量报道，然而介绍二维纳米材料在环境分析领域应用的著作屈指可数，特别是中文著作。笔者的研究工作主要关于二维纳米材料制备、表征、功能化及其在环境分析领域的应用。根据笔者愚见，有必要将二维纳米材料最新的发展动态及其在环境分析领域的研究成果整理成书，与读者共享。

本书共分10章。第1章主要介绍水体和大气中的污染物和危害、环境污染物的分析方法以及二维纳米材料在环境监测领域的应用。新兴的传感检测法及其各自的优缺点。第2章主要介绍二维纳米材料的结构与性质，这些性质决定了二维纳米材料在传感领域的应用。第3章主要介绍二维纳米材料的制备和表征方法，制备方法会直接影响二维纳米材料的理化性质；表征方法主要集中在检测二维纳米材料的厚度，因为二维纳米材料的电子结构依赖于厚度。第4章主要介绍基于二维纳米材料的环境污染物传感分析法。第5章主要介绍环境污染物的电化学传感分析法。第6章主要介绍环境污染物的荧光传感分析法。第7章主要介绍环境污染物的比色传感分析法。第8章主要介绍环境污染物的光电传感分析法。第9章主要介绍环境污染物的电化学发光传感分析法。第10章主要介绍环境污染物的场发射晶体管传感分析法。上述六种传感分析法所分析的环境污染物主要集中在重金属离子、抗生素、致病菌、无机盐、气态的氮氧化物、氧化活性物质、挥发性有机物（VOCs）等。

本书可作为环境工程及其相关专业的教学用书或者环境分析化学领域的科研参考书，本书收录了大量最新的研究进展，包括笔者和其他研究人员最新的研究工作，具有一定的参考价值。相信本书的出版有利于促进二维纳米材料及其环境监测应用的发展。

本书的顺利完成要特别感谢国家自然科学基金（52000059）、南京市留学人员创新择优资助项目（B2004803）和中央高校基本科研业务费专项资金（2019B02414和2019B44214）资助。此外，本书的出版得到了大连理工大学工业生态与环境工程教育部重点实验室的资助（No. KLIEEE-18-02）和河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室的大力支持，在此一并表示感谢。

笔者学识有限，书中难免有不足之处，敬请读者专家批评指正。

甘小荣

于河海大学

2020年5月

目录：

"第1章概述  001

1.1水体中的污染物和危害  003

1.1.1环境有机污染物  003

1.1.2重金属污染物  004

1.1.3微生物污染物  005

1.2大气中的污染物和危害  005

1.3环境污染物的分析方法  006

1.3.1传统的分析方法  007

1.3.2传感分析方法  008

1.4二维纳米材料在环境监测领域的应用  010

1.4.1二维纳米材料的发展趋势  013

1.4.2二维纳米材料的结构与性能关系  014

1.4.3二维纳米材料在环境监测的应用优势  016

1.5总结和展望  016

参考文献  017

第2章二维纳米材料的结构与性质  019

2.1引言  019

2.2二维纳米材料的结构  021

2.2.1石墨烯族  021

2.2.2过渡金属硫属化物  024

2.2.3金属氢氧化物  025

2.2.4金属有机框架化合物  026

2.2.5第四主族元素  026

2.2.6MXenes  027

2.2.7金属单质  028

2.3二维纳米材料的性质  028

2.3.1力学性能  029

2.3.2表面化学性质  030

2.3.3生物兼容性  032

2.3.4电学性质  033

2.3.5光学性质  035

2.4总结和展望  036

参考文献  037

第3章二维纳米材料的制备和表征方法  040

3.1引言  040

3.2二维纳米材料的制备方法  040

3.2.1自上而下法  042

3.2.2自下而上法  047

3.3二维纳米材料的表征方法  049

3.3.1X射线衍射光谱  049

3.3.2拉曼光谱  050

3.3.3紫外可见吸收光谱  051

3.3.4能谱分析  052

3.4总结和展望  053

参考文献  054

第4章基于二维纳米材料的环境污染物传感分析法  056

4.1引言  056

4.2环境污染物传感分析法的原理和分类  057

4.2.1电化学传感分析法  058

4.2.2荧光传感分析法  058

4.2.3光电传感分析法  059

4.2.4电化学发光传感分析法  060

4.2.5比色传感分析法  060

4.2.6场效应晶体管传感分析法  061

4.3环境污染物传感分析法的性能评估  061

4.3.1选择性  062

4.3.2灵敏度和检出限  062

4.3.3稳定性和重现性  063

4.3.4线性范围  063

4.3.5实用性  063

4.4环境污染物传感分析法的设计策略  064

4.4.1原子水平修饰  064

4.4.2分子水平修饰  066

4.4.3混合维度的纳米复合材料  069

4.5总结和展望  071

参考文献  071

第5章环境污染物的电化学传感分析法  073

5.1引言  073

5.2电极反应的一般过程  076

5.2.1电极/溶液界面的质量传递  077

5.2.2电极/溶液界面的电荷传递  078

5.2.3电极材料的电化学性质表征  078

5.3二维TMDC基电化学传感器  082

5.3.1水体中重金属离子的检测  083

5.3.2水体中有机物的检测  094

5.3.3水体中细菌的检测  095

5.4石墨烯族基电化学传感器  096

5.4.1水体中重金属离子的检测  097

5.4.2水体中有机物的检测  098

5.4.3水体中微生物的检测  101

5.5MXene基电化学传感器  102

5.5.1水体中亚硝酸盐的检测  103

5.5.2水体中有机物的检测  103

5.5.3水体中重金属离子的检测  104

5.6总结和展望  105

参考文献  106

第6章环境污染物的荧光传感分析法  111

6.1引言  111

6.2石墨烯族基荧光传感器  113

6.2.1水体中重金属离子的检测  114

6.2.2水体中抗生素的检测  115

6.2.3水体中有机农药的检测  117

6.2.4水体中药物的检测  118

6.2.5水体中细菌的检测  119

6.3二维TMDC基荧光传感器  120

6.3.1水体中重金属离子的检测  120

6.3.2水体中有机物的检测  122

6.3.3水体中细菌的检测  122

6.4二维过渡金属氧化物基荧光传感器  123

6.4.1水体中有机物的检测  124

6.4.2水体中氧活性物质的检测  125

6.5二维MOF基荧光传感器  126

6.5.1水体中重金属离子的检测  126

6.5.2空气中VOCs的检测  127

6.5.3水体中抗生素的检测  128

6.6总结和展望  129

参考文献  129

第7章环境污染物的比色传感分析法  133

7.1引言  133

7.2石墨烯族基比色传感器  136

7.2.1水体中重金属离子的检测  136

7.2.2水体中有机物的检测  137

7.2.3水体中氧活性物质的检测  138

7.3二维TMDC基比色传感器  139

7.3.1水体中有机物的检测  140

7.3.2水体中氧活性物质的检测  141

7.4二维过渡金属氧化物基比色传感器  143

7.4.1水体中有机物的检测  143

7.4.2水体中致病菌的检测  144

7.5二维MOF基比色传感器   144

7.5.1水体中有机物的检测  145

7.5.2水体中氧活性物质的检测  145

7.6二维金属基比色传感器  148

7.6.1水体中有机物的检测  149

7.6.2水体中氧活性物质的检测  150

7.7总结和展望  151

参考文献  152

第8章环境污染物的光电传感分析法  156

8.1引言  156

8.2石墨烯族基光电传感检测器  161

8.2.1水体中重金属离子的检测  161

8.2.2水体中有机物的检测  164

8.2.3水体中微生物的检测  168

8.2.4水体中无机非金属离子的检测  169

8.3二维TMDC基光电传感检测器  170

8.3.1水体中有机物的检测  170

8.3.2水体中致病菌的检测  172

8.4二维过渡金属氧化物基光电传感器  172

8.4.1水体中重金属离子的检测  173

8.4.2水体中有机物的检测  173

8.5MXene基光电传感检测器  175

8.5.1水体中重金属离子的检测  175

8.5.2水体中有机物的检测  176

8.6总结和展望  177

参考文献  177

第9章环境污染物的电化学发光传感分析法  180

9.1引言  180

9.2石墨烯族基电化学发光传感器  184

9.2.1水体中重金属离子的检测  184

9.2.2水体中有机物的检测  186

9.2.3水体中致病菌的检测  188

9.2.4水体中氧活性物质的检测  189

9.3MXene基电化学发光传感器  190

9.4二维MOF基电化学发光传感器  191

9.5磷烯基电化学发光传感器  192

9.6二维TMDC基电化学发光传感器  193

9.6.1水体中过氧化物的检测  194

9.6.2水体中有机物的检测  196

9.7总结和展望  196

参考文献  196

第10章环境污染物的场发射晶体管传感分析法  199

10.1引言  199

10.2石墨烯族基场发射晶体管传感器  204

10.2.1水体中重金属离子的检测  205

10.2.2水体pH检测  206

10.2.3水体中细菌的检测  207

10.3二维TMDC基场发射晶体管传感器  209

10.3.1水体中重金属离子的传感检测  211

10.3.2空气中氮氧化物的传感检测  212

10.3.3空气中VOCs的传感检测  214

10.4总结和展望  216

参考文献  216