基于石墨烯量子點的熒光傳感器的構建及應用.pdf

1、石墨烯量子點(GQDs)是石墨烯家族中的最新成員，也是近三年來發(fā)展起來的一種準零維的納米熒光材料。和傳統(tǒng)的半導體量子點相比，GQDs具有生物相容性好，毒性低，光學性質穩(wěn)定等優(yōu)異的性能，在熒光傳感、細胞標記以及生物成像等方面具有廣闊的應用前景。然而，目前基于GQDs的熒光傳感分析仍處于初級階段，在報道的文獻中存在熒光量子產(chǎn)率低，熒光傳感敏感度低，選擇性差等問題。因此，改進合成條件和傳感體系的設計，以及構建高靈敏度和高選擇性的GQDs傳感器

2、是非常重要的。本研究合成了GQDs和氮摻雜的石墨烯量子點（N-GQDs）,基于內濾光效應，以及熒光共振能量轉移兩種熒光猝滅方式，分別構建了基于 GQDs的檸檬黃熒光傳感體系和基于N-GQDs的抗壞血酸（AA）和谷胱甘肽（GSH）的熒光傳感體系，所獲結果對于GQDS在熒光傳感體系的應用和三種目標物的分析提供了方法學的參考和依據(jù)。具體內容如下：
　　1.基于GQDs熒光傳感法測定檸檬黃(tartrazine)
　　利用Humme

3、r法，通過濃硫酸和高錳酸鉀對石墨在高溫條件下的氧化剝離，合成GO；采用TOP-down的合成策略，以獲得的GO為碳源，濃氨水（濃NH3·H2O）為堿性介質，在高溫高壓條件下（200℃反應5 h），使GO去氧化并斷裂成尺寸較小的GQDs，利用紅外光譜（IR）和透射電鏡（TEM）等對獲得的GQDs進行了表征。該GQDs在440 nm具有較強的熒光，與檸檬黃的吸收光譜具有較大程度的重疊，基于二者之間的內濾光效應，建立了檸檬黃的熒光傳感分析新方

4、法。在最優(yōu)的實驗條件下，檸檬黃的加入量與體系熒光的猝滅在0.008μmol/L～4μmol/L呈線性關系，檢出限為0.0035μmol/L，相對于報道的方法，該方法具有更靈敏的檢測限和更高的選擇性。常見的金屬離子和色素不干擾體系的測定，該方法可成功用于飲料中檸檬黃的測定。
　　2.基于N-GQDs-MnO2熒光off-on法測定抗壞血酸(AA)
　　采用Down-TOP的合成策略以檸檬酸為碳源，氨水為氮源，水熱法200℃反應

5、3 h，合成了N-GQDs，通過IR，X射線電子能譜（XPS），TEM等對合成的N-GQDs進行了表征；通過Na2SO3還原KMnO4合成了MnO2納米片，MnO2納米片在N-GQDs發(fā)射峰處具有較寬范圍的光吸收，并且和N-GQDs之間具有較強的π-π堆積作用，二者之間發(fā)生共振能量轉移，從而猝滅N-GQDs的熒光；AA具有較強的還原性，可以將 MnO2納米片還原為 Mn2+,從而使得體系的熒光恢復，基于此，建立了檢測AA的熒光傳感新方法

6、，AA的加入量在0.02μmol/L～8μmol/L范圍內與體系熒光的恢復呈線性關系，檢測限5.6 nmol/L。相對于報道的方法，該方法不僅具有最高的檢測靈敏度，而且可以消除生物血樣中常見干擾物尿酸（UA）、多巴胺（DA）、谷胱甘肽（GSH）的干擾，該方法成功用于血樣中AA的檢測，加標回收率在96.5-102.7％之間。
　　3.基于N-GQDs-MnO2熒光off-on法測定谷胱甘肽(GSH)
　　在上一章合成的N-GQ

7、Ds的基礎上，以2-（N-嗎啡啉）乙磺酸為還原劑合成MnO2納米片，MnO2納米片通過π-π堆積，與N-GQDs發(fā)生共振能量轉移，N-GQDs熒光猝滅，還原型的GSH能夠將MnO2還原成Mn2+,從而使得體系的熒光恢復。基于此，建立了檢測 GSH的熒光傳感新方法，相對于 Na2SO3還原合成的MnO2納米片來說，該熒光能量轉移體系對 GSH具有更高的選擇性。在0.02～8μmol/L濃度范圍內，GSH的加入量與體系的熒光恢復成線性關系，