基于上转换纳米材料的pH传感器研究（环境论文资料）.doc

基于上转换纳米材料的pH传感器研究（环境论文资料） 目录 TOC \o 1-9 \h \z \u 目录 1 正文 1 文1：基于上转换纳米材料的pH传感器研究 1 1材料与方法 2 2结果与讨论 4 文2：基于凝胶基质的PH传感器\微传感器的性能研究 6 1 传感器的分辨率 6 2 灵敏度 6 3 精确度 7 4 工作范围 7 5 响应时间 8 6 校准和偏移校正 8 7 长期稳定性 9 参考文摘引言： 9 原创性声明（模板） 10 文章致谢（模板） 11 正文 基于上转换纳米材料的pH传感器研究（环境论文资料） 文1：基于上转换纳米材料的pH传感器研究 稀土上转换纳米粒子作为一种新型荧光纳米材料，其主要的特点就是可以在 980 nm 红外光激发下发射出可见光[1]，与传统的有机荧光染料和量子点相比较而言，上转换纳米粒子具有毒性低，分辨率高，可在红外光下激发等特点，该材料更适合活体成像，因此，上转换材料的应用引起了社会各界广泛关注。目前，上转换材料主要应用于光动力学治疗、光学成像（细胞组织成像、器官动物成像；扩散光学断层扫描；多模式成像等）和荧光分析（荧光/冷光能量共振转移均相分析等[2]。但是，对于上转换纳米材料的应用依然处于初级阶段，因此有必要进一步深入的研究其长远发展。 在 475 nm 处，上转换纳米材料（NaGdF4：Yb/Tm）有较强的发射峰，会与异硫氰酸荧光素（FITC）产生荧光能量共振转移，而FITC的相对荧光强度受氢离子浓度影响，是一种氢离子传感器[3]，基于此原理，设计了一个基于上转换荧光猝灭的新型传感器，实现了对 pH 的检测。 1材料与方法 材料 六水合三氯化铥、六水合三氯化镱、水合氯化钆、氟化铵、氢氧化钠、油酸、3-氨丙基三乙氧基硅烷、1-十八烯等试剂购买于 Sigma-Aldrich公司。氨水、三乙胺、异丙醇、正硅酸乙酯购买于北京鼎国生物技术有限公司。二水合磷酸二氢钠、十二水合磷酸氢二钠、异硫氰酸荧光素购买于上海生工生物有限公司。无特殊说明所有试剂均为分析纯。 仪器 UV-2450紫外可见光谱仪（日本，东京）；EM-2100透射电镜（日本，JEOL）；FE 20 Five Easy Plus pH 计（中国，北京）；Fluoromax-4荧光光谱仪（日本，日立）； JLNG-T88浓缩干燥器（中国，太仓） 实验方法 溶剂热法合成油酸包裹的核-壳稀土上转换纳米颗粒[4]。配置稀土离子的水溶液，其中稀土离子的摩尔比例为Gd：Yb：Tm=%：25%：%，将油酸和含有 mmol 的稀土离子的水溶液以3：2的比例混合，在150 ℃下油浴30 min；加入1-十八烯继续反应 30 min后，静置冷却反应溶液至室温，加入5 mL含有 mmol 氢氧化钠和 mmol 氟化铵的甲醇溶液，室温搅拌，待完全蒸发除去甲醇后升温至 300 ℃，氩气保护下反应 90 min，加无水乙醇沉淀得到颗粒。洗涤、溶解在环己烷溶液中用于下一步合成待用。按照类似的步骤进行壳包覆。 按 FITC与3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES ）的摩尔浓度比值为 1：1 ，在DMF有机溶剂 中反应过夜即可获得 FITC-APTES 的复合前体[5]，随后将油酸包裹的上转换纳米颗粒分散于异丙醇中并进行超声，分散好后向其中加入H2O和NH4OH ，35 ℃下剧烈搅拌10 min，之后向反应液中逐滴加入含有FITC-APTES前体的异丙醇，再在35 ℃条件下反应 8 h后，继续加入20 mL含有正硅酸乙酯（TEOS） 的异丙醇，继续35 ℃下反应 4 h，反应完成后得到硅壳包裹的核壳上转换纳米颗粒，且硅壳中掺杂了 FITC 的复合纳米颗粒。 JY 荧光光谱仪上扫描发射光谱（980 nm 的激光强度为 W，发射光狭缝宽度 nm）；透射电子显微镜对合成的纳米颗粒进行结构观察（JEM-2100，加速电压为 200 KV）；通过不同 pH 的 PB 缓冲溶液与FITC-UCNPs 复合材料混合，使用Fluoromax-4荧光光谱仪验证纳米颗粒对pH的响应。 2结果与讨论 该传感器设计的原理是基于上转换纳米颗粒于近红外980nm波长激发下，在475nm处发生较强的发射，而在475nm处FITC随 pH 的变化出现不同程度的吸收。通过 FITC不同程度的吸收上转换纳米颗粒在475nm的荧光，实现了对 pH的响应。据此，我们构建了这样一个简单、快速检测 pH 的化学传感器。 上转换纳米颗粒的表征 透射电镜扫描图片显示，如图1中A所示，合成的上转换颗粒为均匀的六边形，粒径约为20nm，图B为 FITC-UCNPs 复合纳米颗粒的高分辨透射电子显微镜图（HRTEM），可以明显看