碳量子點(diǎn)、金屬納米顆粒的制備及其在分子光譜分析中的應(yīng)用.pdf

1、作為一種新型的熒光碳納米材料，碳量子點(diǎn)(CQDs)因其優(yōu)異的熒光性質(zhì)、良好的生物相容性、還原性、低毒性、催化性等諸多優(yōu)良性質(zhì)，引起了越來越多的研究和應(yīng)用。金屬納米顆粒因其獨(dú)特的表面等離子體共振性質(zhì)(SPR)、催化性同樣被應(yīng)用于化學(xué)傳感、生物成像等諸多領(lǐng)域。光化學(xué)傳感器是以光學(xué)信號(hào)為輸出信息且針對(duì)特異性識(shí)別目標(biāo)分子的探測(cè)器，主要分為熒光化學(xué)傳感器和比色化學(xué)傳感器。基于碳量子點(diǎn)獨(dú)特的熒光性質(zhì)，金屬納米顆粒獨(dú)特的 SPR吸收性質(zhì)，本文以碳量子

2、點(diǎn)及其金屬納米復(fù)合材料構(gòu)建熒光及比色化學(xué)傳感器。這種化學(xué)傳感器可以用于檢測(cè)水環(huán)境中的重金屬離子和尿樣中氨基酸，并且展現(xiàn)出良好的選擇性和靈敏度。本文的主要開展工作如下：
　　1.基于鎂、氮雙摻雜碳量子點(diǎn)通過熒光法檢測(cè)汞離子和半胱氨酸以及抑制邏輯門的構(gòu)建
　　鎂、氮雙摻雜的碳量子點(diǎn)(Mg-N-CQDs)被作為一種新型的熒光傳感器來檢測(cè)Hg(II)和半胱氨酸，并展現(xiàn)出良好的靈敏度和選擇性。通過水熱法合成的Mg-N-CQDs擁有很高

3、的熒光強(qiáng)度，然而，Hg(II)的存在會(huì)使其熒光迅速猝滅。這是因?yàn)?Mg-N-CQDs和 Hg(II)之間形成了一種不發(fā)熒光的復(fù)合物。有趣的是，由于半胱氨酸與Hg(II)之間的作用力更強(qiáng)，繼續(xù)加入半胱氨酸又會(huì)使 Mg-N-CQDs/Hg(II)水溶液的熒光恢復(fù)?；谶@一現(xiàn)象，一種新型的熒光探針被研究用來檢測(cè)Hg(II)和Cys。此外，我們用這種熒光探針檢測(cè)實(shí)際樣品中的Hg(II)和Cys時(shí)，也同樣得到了滿意的結(jié)果。其中，Hg(II)的回收

4、率為95.5%-107.5%，Cys的回收率為105.7%-107.9%。最后，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種以Hg(II)/Cys為輸入，以Mg-N-CQDs熒光信號(hào)為輸出的抑制邏輯門來模擬這個(gè)實(shí)驗(yàn)。
　　2.基于抑制金納米顆粒/碳量子點(diǎn)復(fù)合材料的形成構(gòu)建比色、熒光雙信號(hào)傳感器檢測(cè)精氨酸
　　一種新型的二維光學(xué)信號(hào)平臺(tái)，同時(shí)結(jié)合了熒光法和比色法的優(yōu)點(diǎn)，被設(shè)計(jì)用來檢測(cè)精氨酸(Arg)。該平臺(tái)基于監(jiān)督 Arg對(duì)金納米顆粒/碳量子點(diǎn)(Au/CQ

5、Ds)復(fù)合材料生長(zhǎng)的影響構(gòu)建而成。在這篇文章中，以乙二醇為原料合成的 CQDs同時(shí)作為還原劑和穩(wěn)定劑使用?？紤]到Arg是20種人體必需氨基酸中唯一含有胍基的氨基酸，并且具有最高的等電點(diǎn)(pI=10.76)，所以在pH=7.4的條件下，精氨酸帶正電。因此，精氨酸中帶正電荷的胍基會(huì)與AuCl4–和CQDs通過靜電作用相結(jié)合，從而抑制Au/CQDs復(fù)合材料的生長(zhǎng)。這樣以來，加入Arg后，體系的顏色不會(huì)發(fā)生改變，CQDs的熒光也不會(huì)被猝滅。基于

6、顏色和熒光的信號(hào)變化，分別得到Arg的檢測(cè)限為37和450 nM。此外，這個(gè)雙信號(hào)傳感器僅對(duì)Arg具有良好的選擇性。用于檢測(cè)尿液中的Arg時(shí)也能得到滿意的結(jié)果，Arg的回收率為106.3%-109.6%。
　　3.以PEI合成的碳量子點(diǎn)為還原劑和穩(wěn)定劑制備銀納米顆粒/碳量子點(diǎn)復(fù)合材料用于檢測(cè)Hg2+
　　以 PEI為原料合成的新型碳量子點(diǎn)擁有良好的還原能力，因此被作為還原劑和穩(wěn)定劑來制備銀納米顆粒/碳量子點(diǎn)(Ag/CQDs)

7、復(fù)合材料。當(dāng)Ag/CQDs溶液中加入Hg2+時(shí)，溶液顏色從黃色變成無色，并伴隨Ag/CQDs復(fù)合材料吸收值的下降和表面等離子共振峰(SPR)的移動(dòng)。通過對(duì)TEM, XPS和XRD表征結(jié)果的進(jìn)一步研究，我們得出這一現(xiàn)象可能是由于銀汞齊的形成導(dǎo)致的。因此，一個(gè)基于Ag/CQDs復(fù)合材料構(gòu)建的雙信號(hào)平臺(tái)被用來檢測(cè)Hg2+?；谖罩档米兓?，Hg2+的濃度在0.5-50μM的范圍內(nèi)存在良好的線性關(guān)系，檢測(cè)限為85 nM。此外，這個(gè)傳感器還對(duì)Hg