功能化量子点的合成及其在重金属分析中的应用研讨.pdf

功能化量子点的合成及其在重金属分析中的应用研究 中文摘要 中文摘要 近年来受到广泛关注的量子点(Quantum Dots, QDs) 由于具有激发谱带宽、发射 谱带窄、发射波长可调、荧光量子产率高及光化学稳定性好等优良的光学特性， 成为生物荧光标记和化学荧光探针中很有发展潜力的荧光材料之一。对量子点表 面进行功能化修饰，不仅可用于与生物分子作用，也可应用于重金属离子等环境 污染物的检测分析。 本论文采用绿色方法通过可控导入气态前驱体合成高质量的量子点，并对所 合成的量子点进行表面功能化修饰，将选择性试剂与光学性能优异的量子点相结 合，构建具有高灵敏度和选择性的重金属离子荧光探针，并成功应用于环境样品 中痕量重金属的分析。 本论文主要包括以下内容： 第一章：综述量子点的基本原理、荧光特性、制备方法、表面修饰及应用进 展，并提出本论文的研究内容。 第二章：建立了一种水相合成高质量CdSe 量子点和CdSe/CdS 核壳结构量子 点的新方法。通过在线生成硒化氢和硫化氢气态前驱体并连续导入反应溶液，分 别合成了CdSe 和CdSe/CdS 量子点。合成的CdSe 和CdSe/CdS 量子点荧光量子产 率分别达到3%和20% ，半峰宽分别为43 nm 和38 nm，重复合成7 次的最大荧光 强度相对标准偏差分别为2.1%和3.6% 。该方法采用的仪器设备简单、化学试剂低 毒、易于重现，并可望很快得到推广用于在水溶液中大规模合成量子点。 第三章：建立了一种有机相合成高质量CdSe 和CdSe/CdS 量子点的新方法。 采用绿色前驱体氧化镉和硒粉合成了CdSe 量子点，然后在线生成硫化氢气态前驱 体导入所合成的 CdSe 量子点溶液合成了核壳结构的 CdSe/CdS 量子点。合成的 CdSe 和CdSe/CdS 量子点荧光量子产率分别达到21%和53%，半峰宽均为30 nm， 优于水相合成的量子点。该方法采用价格低廉且无毒或低毒的试剂进行反应，仪 器设备简单，操作方便，合成得到的高性能量子点可应用于化学分析及生物标记 等领域。 第四章：以铅试剂双硫腙(Dithizone, Dz)功能化 CdSe/CdS 量子点作为荧光增 I 中文摘要 功能化量子点的合成及其在重金属分析中的应用研究 强型探针用于铅离子的超灵敏检测，建立了一种新的重金属铅的分析方法。双硫 腙通过表面配位反应结合到量子点上，形成 QDs−Dz 复合物，因荧光共振能量转 移使量子点荧光猝灭。加入铅离子后，由于破坏了荧光共振能量转移，使得量子 点荧光恢复。由于存在两段连续的线性范围0.01 ~ 1000 nmol L−1 和1 ~ 20 μmol L−1，使得该方法能够检测从0.01 nmol L−1 到20 μmol L−1 这样一个非常宽的范围内 的铅离子浓度，检测下限为0.006 nmol L−1 。该方法被成功应用于环境样品中痕量 铅离子的检测，其结果令人满意。 第五章：以二甲酚橙功能化CdSe/CdS 量子点作为荧光增强型探针用于铅离子 的检测，建立了一种新的重金属铅的分析方法。将有机相合成的高质量CdSe/CdS 量子点采用巯基乙酸进行表面修饰，其后通过静电作用，先使用天然的生物聚合 物壳聚糖进行包覆，然后再将带负电荷的二甲酚橙修饰到表面。二甲酚橙通过表 面层层自组装结合到量子点上，形成二甲酚橙功能化量子点，并因电子转移机理 引起量子点荧光猝灭。加入铅离子后，由于铅离子与量子点表面结合的二甲酚橙 发生配位，破坏了电子转移机理，使得量子点荧光恢复。该方法检测铅离子，线 性范围为0.05 ~ 6 μmol L−1，检测下限为0.02 μmol L−1 。将该方法应用于实际样品 中铅离子的分析，得到令人满意的结果。 第六章：以二巯基丙醇修饰CdSe/CdS 量子点作为超灵敏铜离子荧光探针，建 立了一种新的重金属铜的分析方法。二巯基丙醇通过表面配体交换结合