本文關(guān)鍵詞：碳量子點熒光探針的制備及其在重金屬離子分析中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：碳量子點作為一種新型的熒光探針材料，具有水溶性高、化學(xué)惰性強(qiáng)、毒性小、生物相容性好、光穩(wěn)定性高等優(yōu)點，在金屬離子的識別和檢測領(lǐng)域已經(jīng)成為研究的熱點。但它們存在一些問題，比如碳量子點的熒光強(qiáng)度不夠高或是不能很好的被修飾，不利于進(jìn)一步提高檢測的靈敏性和選擇性；碳量子點存在于液體中，無法實現(xiàn)回收再利用，造成成本的浪費和環(huán)境的二次污染。針對上述問題，本論文主要從以下兩方面進(jìn)行了改進(jìn)：1）選用廉價的碳源制得碳量子點，并將其嫁接于海藻酸鈣凝膠，實現(xiàn)了對碳量子點的固載；2）選用廉價的碳源制得碳量子點，并將其與羅丹明B復(fù)合構(gòu)成熒光共振能量轉(zhuǎn)移體系，實現(xiàn)了低熒光強(qiáng)度碳量子點的多元化應(yīng)用，具體研究內(nèi)容如下： 1.選用廉價的碳黑作為原料，通過硝酸氧化的方式制得了碳量子點，并用硼氫化鈉將其還原。將還原碳量子點嫁接到海藻酸鈣，，合成了含還原碳量子點的海藻酸鈣薄膜熒光探針，該薄膜探針具有多孔結(jié)構(gòu)。用熒光分光光度計和紫外-可見分光光度計對探針的熒光特性以及探針與金屬離子的相互作用進(jìn)行了研究。研究表明：改性后的熒光探針具有很高的熒光強(qiáng)度，可以根據(jù)探針熒光強(qiáng)度的變化實現(xiàn)對Cu2+的檢測，并通過乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）的作用實現(xiàn)對銅離子的重復(fù)檢測。實驗發(fā)現(xiàn)，銅離子濃度在5×10-6-100×10-6M范圍與該熒光探針的熒光猝滅強(qiáng)度呈良好的線性關(guān)系。此方法不僅實現(xiàn)對Cu2+檢測，更實現(xiàn)對碳量子點的固載，該技術(shù)有望實現(xiàn)熒光探針材料的回收再利用。 2.以低成本的乙二醇作為碳源，通過簡單易行的水熱法合成了碳量子點。該碳量子點粒徑均勻，且具有石墨結(jié)構(gòu)。通過研究發(fā)現(xiàn)碳量子點和羅丹明B之間具有熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）效應(yīng)，碳量子點可作為熒光供體，羅丹明B為熒光受體。同時探討了碳量子點、羅丹明B的濃度和pH值對FRET體系的影響，從而確定出了最佳能量轉(zhuǎn)移條件。還研究了羅丹明B修飾的碳量子點（RhB@CQDs）復(fù)合體系對鐵離子的選擇性和靈敏性。實驗發(fā)現(xiàn)，只有三價鐵離子可以阻礙FRET效應(yīng)并且可以猝滅激態(tài)的光生電子，從而增加熒光猝滅的效率，使RhB@CQDs具有更高的選擇性和靈敏性。通過研究表明，RhB@CQDs可以用于快速監(jiān)測鐵制設(shè)備和儀器的腐蝕過程。
【關(guān)鍵詞】：碳量子點 熒光探針 海藻酸鈣 羅丹明B 熒光共振能量轉(zhuǎn)移 離子檢測
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O657.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 第1章 緒論11-26
• 1.1 重金屬離子的危害以及檢測方法11-12
• 1.1.1 重金屬離子的危害11-12
• 1.1.2 重金屬離子的檢測方法12
• 1.2 熒光探針的概述12-19
• 1.2.1 熒光的產(chǎn)生12-13
• 1.2.2 熒光探針的種類13-18
• 1.2.2.1 有機(jī)類熒光探針14-15
• 1.2.2.2 半導(dǎo)體量子點15-16
• 1.2.2.3 金屬納米顆粒16-17
• 1.2.2.4 熒光碳納米材料17-18
• 1.2.3 熒光探針的作用機(jī)理18-19
• 1.3 碳量子點熒光探針19-24
• 1.3.1 碳量子點熒光探針的制備19-21
• 1.3.2 碳量子點熒光探針在重金屬離子檢測的現(xiàn)狀21-24
• 1.4 課題的提出24
• 1.5 研究內(nèi)容24-25
• 1.6 創(chuàng)新點25-26
• 第2章 碳量子點嫁接海藻酸鈣薄膜結(jié)構(gòu)檢測銅離子26-40
• 2.1 引言26-28
• 2.2 實驗部分28-30
• 2.2.1 實驗儀器與實驗試劑28-29
• 2.2.1.1 實驗儀器28
• 2.2.1.2 實驗試劑28-29
• 2.2.2 實驗方法29-30
• 2.3 結(jié)果與討論30-39
• 2.3.1 CQDs 的形貌表征30-31
• 2.3.2 CQDs 還原前后的光學(xué)性質(zhì)31-32
• 2.3.3 CA-rCQDs 和 rCQDs 熒光性質(zhì)的對比32-33
• 2.3.4 Cu~(2+)對 CA-rCQDs 的作用以及 EDTA 對熒光性能和檢測重復(fù)性的影響33-34
• 2.3.5 CA-rCQDs 對不同濃度銅離子的熒光響應(yīng)34-35
• 2.3.6 CA-rCQDs 薄膜對不同金屬離子的熒光響應(yīng)35-37
• 2.3.7 熒光猝滅作用機(jī)理37-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第3章 基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移體系高效檢測鐵離子40-55
• 3.1 引言40-41
• 3.2 實驗部分41-42
• 3.2.1 實驗儀器與實驗試劑41
• 3.2.1.1 實驗儀器41
• 3.2.1.2 實驗試劑41
• 3.2.2 實驗方法41-42
• 3.3 結(jié)果與討論42-53
• 3.3.1 用 TEM 對碳量子點進(jìn)行形態(tài)表征42
• 3.3.2 用傅里葉紅外光譜（FTIR）對碳量子點表面基團(tuán)進(jìn)行研究42-43
• 3.3.3 FRET 體系的構(gòu)建43-44
• 3.3.4 FRET 最佳條件的選擇44-47
• 3.3.4.1 pH 值對 FRET 的影響44-45
• 3.3.4.2 CQDs 濃度的變化對 FRET 的影響45-46
• 3.3.4.3 RhB 濃度的變化對 FRET 的影響46
• 3.3.4.4 pH 對熒光猝滅程度的影響46-47
• 3.3.5 鐵離子對 CQDs, RhB 和 RhB@CQDs 熒光猝滅率的對比47-48
• 3.3.6 RhB@CQDs 對不同濃度鐵離子的熒光響應(yīng)48-49
• 3.3.7 RhB@CQDs 對不同離子的熒光響應(yīng)49-50
• 3.3.8 機(jī)理分析50-53
• 3.3.9 應(yīng)用53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文和申請的專利情況68-69
• 致謝69-70

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：379937