功能化量子點的合成及其在重金屬分析中的應用研究.pdf

1、近年來受到廣泛關注的量子點(Quantum Dots, QDs)由于具有激發(fā)譜帶寬、發(fā)射譜帶窄、發(fā)射波長可調、熒光量子產(chǎn)率高及光化學穩(wěn)定性好等優(yōu)良的光學特性,成為生物熒光標記和化學熒光探針中很有發(fā)展?jié)摿Φ臒晒獠牧现?。對量子點表面進行功能化修飾,不僅可用于與生物分子作用,也可應用于重金屬離子等環(huán)境污染物的檢測分析。
　　本論文采用綠色方法通過可控導入氣態(tài)前驅體合成高質量的量子點,并對所合成的量子點進行表面功能化修飾,將選擇性試劑與

2、光學性能優(yōu)異的量子點相結合,構建具有高靈敏度和選擇性的重金屬離子熒光探針,并成功應用于環(huán)境樣品中痕量重金屬的分析。
　　本論文主要包括以下內(nèi)容:
　　第一章:綜述量子點的基本原理、熒光特性、制備方法、表面修飾及應用進展,并提出本論文的研究內(nèi)容。
　　第二章:建立了一種水相合成高質量CdSe量子點和CdSe/CdS核殼結構量子點的新方法。通過在線生成硒化氫和硫化氫氣態(tài)前驅體并連續(xù)導入反應溶液,分別合成了CdSe和CdSe

3、/CdS量子點。合成的CdSe和CdSe/CdS量子點熒光量子產(chǎn)率分別達到3％和20％,半峰寬分別為43nm和38nm,重復合成7次的最大熒光強度相對標準偏差分別為2.1％和3.6％。該方法采用的儀器設備簡單、化學試劑低毒、易于重現(xiàn),并可望很快得到推廣用于在水溶液中大規(guī)模合成量子點。
　　第三章:建立了一種有機相合成高質量CdSe和CdSe/CdS量子點的新方法。采用綠色前驅體氧化鎘和硒粉合成了CdSe量子點,然后在線生成硫化氫氣

4、態(tài)前驅體導入所合成的CdSe量子點溶液合成了核殼結構的CdSe/CdS量子點。合成的CdSe和CdSe/CdS量子點熒光量子產(chǎn)率分別達到21％和53％,半峰寬均為30nm,優(yōu)于水相合成的量子點。該方法采用價格低廉且無毒或低毒的試劑進行反應,儀器設備簡單,操作方便,合成得到的高性能量子點可應用于化學分析及生物標記等領域。
　　第四章:以鉛試劑雙硫腙(Dithizone,Dz)功能化CdSe/CdS量子點作為熒光增強型探針用于鉛離子的

5、超靈敏檢測,建立了一種新的重金屬鉛的分析方法。雙硫腙通過表面配位反應結合到量子點上,形成QDsDz復合物,因熒光共振能量轉移使量子點熒光猝滅。加入鉛離子后,由于破壞了熒光共振能量轉移,使得量子點熒光恢復。由于存在兩段連續(xù)的線性范圍0.01-1000nmolL1和1-20μmolL1,使得該方法能夠檢測從0.01nmolL1到20μmolL1這樣一個非常寬的范圍內(nèi)的鉛離子濃度,檢測下限為0.006nmolL1。該方法被成功應用于環(huán)境樣品中

6、痕量鉛離子的檢測,其結果令人滿意。
　　第五章:以二甲酚橙功能化CdSe/CdS量子點作為熒光增強型探針用于鉛離子的檢測,建立了一種新的重金屬鉛的分析方法。將有機相合成的高質量CdSe/CdS量子點采用巰基乙酸進行表面修飾,其后通過靜電作用,先使用天然的生物聚合物殼聚糖進行包覆,然后再將帶負電荷的二甲酚橙修飾到表面。二甲酚橙通過表面層層自組裝結合到量子點上,形成二甲酚橙功能化量子點,并因電子轉移機理引起量子點熒光猝滅。加入鉛離子后

7、,由于鉛離子與量子點表面結合的二甲酚橙發(fā)生配位,破壞了電子轉移機理,使得量子點熒光恢復。該方法檢測鉛離子,線性范圍為0.05-6μmolL1,檢測下限為0.02μmolL1。將該方法應用于實際樣品中鉛離子的分析,得到令人滿意的結果。
　　第六章:以二巰基丙醇修飾CdSe/CdS量子點作為超靈敏銅離子熒光探針,建立了一種新的重金屬銅的分析方法。二巰基丙醇通過表面配體交換結合到量子點上,形成二巰基丙醇修飾CdSe/CdS量子點,其與銅