本文關(guān)鍵詞：碳量子點的制備及其對金屬離子的熒光檢測研究

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【摘要】：重金屬污染與環(huán)境和人類的健康密切相關(guān)。重金屬可以通過食物鏈或者直接接觸的方式進(jìn)入人體,并在體內(nèi)累積,造成神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)等病變,嚴(yán)重者可致死亡。隨著人們健康意識和環(huán)保意識的增強,重金屬檢測技術(shù)的研究越來越受到重視。迄今為止,已有多種檢測方法可以實現(xiàn)靈敏的重金屬離子檢測,如原子吸收光譜法、原子熒光發(fā)射法、電感耦合等離子質(zhì)譜法和熒光探針法等。其中,原子吸收、原子發(fā)射和電感耦合等離子體質(zhì)譜法雖然具有較高的檢測靈敏度,但這些設(shè)備較為昂貴,便攜性差,在重金屬污染水體實時快速定性定量檢測方面的應(yīng)用受到限制。熒光探針法因分析速度快,操作簡單,儀器比較便宜,便攜性好等優(yōu)點,在近幾年受到研究們者的廣泛關(guān)注。熒光探針主要分為有機熒光探針、熒光量子點探針(半導(dǎo)體量子點/元素量子點)兩大類。有機熒光探針本身易發(fā)生光漂白,穩(wěn)定性差;半導(dǎo)體量子點大多是油溶性,需要經(jīng)過進(jìn)一步修飾才能溶于水溶液中,毒性較大。相比之下,碳量子點水溶性、光穩(wěn)定性好,合成方法便捷綠色,毒性較低,且易于化學(xué)改性,在水溶液中的重金屬離子快速定性定量檢測方面具有極大的研究開發(fā)價值。本文基于熒光碳量子點和表面修飾設(shè)計了兩種汞離子的熒光傳感器,一種鐵離子的熒光傳感器,并對水溶液中汞離子和鐵離子的熒光檢測進(jìn)行了詳細(xì)研究,主要內(nèi)容分為以下幾個部分:(1)以檸檬酸和碳酸氫銨為原料,用水熱法一步制得羧基修飾的碳量子點(CQDs)。通過左旋色氨酸中氨基與碳量子點表面羧基之間的酰胺化反應(yīng),將左旋色氨酸修飾到碳量子點表面(L-CQDs)。所得的L-CQDs的粒徑尺寸均一,約為5 nm,最佳激發(fā)波長為350 nm,最大發(fā)射波長為440 nm,量子產(chǎn)率為0.25。L-CQDs對汞離子具有單一選擇性,沒有汞離子存在時,L-CQDs能夠發(fā)出明亮的藍(lán)光,當(dāng)往L-CQDs中逐漸增加汞離子濃度時,L-CQDs的熒光強度逐漸降低,當(dāng)汞離子濃度達(dá)到10μM時L-CQDs的熒光強度幾乎為零。該探針對汞離子的檢測限為11 nM。(2)以葡萄糖和尿素為原料,用水熱法制備氨基化碳量子點(NQDs)。制備的碳量子點最佳激發(fā)波長為360 nm,最大發(fā)射波長為450 nm,量子產(chǎn)率約為0.15。該碳量子點對汞離子具有單一選擇性,沒有汞離子存在時,NQDs能夠發(fā)出明亮的藍(lán)光,當(dāng)往NQDs中逐漸增加汞離子濃度時,NQDs的熒光強度逐漸降低,且當(dāng)汞離子濃度達(dá)到0.2mM時NQDs的熒光強度幾乎為零。該探針對汞離子的檢測限為0.175μM。(3)以殼聚糖和檸檬酸為原料,用水熱法制備氨基和羧基化碳量子點(CNQDs)。制備的碳量子點最佳激發(fā)波長為360 nm,最大發(fā)射波長為450 nm,量子產(chǎn)率為0.11。該碳量子點對鐵離子具有單一選擇性,沒有鐵離子存在時,CNQDs能夠發(fā)出明亮的藍(lán)光,當(dāng)往CNQDs中逐漸增加鐵離子濃度時,CNQDs的熒光強度逐漸降低,且當(dāng)鐵離子濃度達(dá)到2.4 mM時CNQDs的熒光強度幾乎為零。CNQDs對鐵離子檢測限為1.68μM。
【關(guān)鍵詞】：熒光傳感器 碳量子點 汞離子 鐵離子
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O657.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 重金屬的污染與危害10
• 1.2 重金屬離子的檢測方法10-13
• 1.2.1 原子吸收光譜法（AAS）10-11
• 1.2.2 原子熒光法（AFS）11
• 1.2.3 電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）11-12
• 1.2.4 熒光量子點法12-13
• 1.3 碳量子點的研究進(jìn)展13-20
• 1.3.1 碳量子點的性質(zhì)14-16
• 1.3.1.1 紫外吸收14
• 1.3.1.2 熒光發(fā)射14-15
• 1.3.1.3 上轉(zhuǎn)熒光換性質(zhì)15-16
• 1.3.2 碳量子點的制備方法16-18
• 1.3.3 碳量子點的應(yīng)用18-20
• 1.3.3.1 化學(xué)傳感18-19
• 1.3.3.2 生物檢測19
• 1.3.3.3 生物成像19-20
• 1.4 本文研究意義和主要內(nèi)容20-22
• 第2章 實驗原料及儀器22-25
• 2.1 實驗主要原材料和儀器22-23
• 2.2 表征方法23-25
• 2.2.1 紫外-可見吸收光譜分析23
• 2.2.2 光致發(fā)光分析23-24
• 2.2.3 結(jié)構(gòu)表征24
• 2.2.4 表面結(jié)構(gòu)分析24-25
• 第3章 左旋色氨酸修飾的碳量子點對汞離子的熒光檢測25-40
• 3.1 實驗部分25-28
• 3.1.1 羧基化碳量子點（CQDs）的制備25
• 3.1.2 左旋色氨酸的修飾25-26
• 3.1.3 量子產(chǎn)率的測定26-27
• 3.1.4 L-CQDs對金屬離子的選擇性測試27
• 3.1.5 L-CQDs對汞離子的檢測27-28
• 3.2 結(jié)果與討論28-39
• 3.2.1 紫外吸收、熒光發(fā)射和表面形貌分析28-30
• 3.2.2 量子產(chǎn)率30-33
• 3.2.3 FT-IR表征33-34
• 3.2.4 pH對L-CQDs的熒光發(fā)射強度的影響34-35
• 3.2.5 L-CQDs對Hg~(2+)的熒光檢測性能35-39
• 3.3 本章小結(jié)39-40
• 第4章 氨基和羥基共修飾的碳量子點對汞離子的檢測40-51
• 4.1 實驗部分40-42
• 4.1.1 碳量子點的制備40
• 4.1.2 量子產(chǎn)率的測定40-41
• 4.1.3 NQDs對金屬離子的選擇性測試41
• 4.1.4 NQDs對汞離子的檢測41-42
• 4.2 結(jié)果與討論42-50
• 4.2.1 熒光發(fā)射42
• 4.2.2 量子產(chǎn)率42-45
• 4.2.3 FT-IR表征45
• 4.2.4 p H對碳量子點光學(xué)性能的影響45-46
• 4.2.5 碳量子點對Hg~(2+)的熒光檢測性能46-50
• 4.3 本章小結(jié)50-51
• 第5章 氨基和羧基共修飾的碳量子點對鐵離子的檢測研究51-60
• 5.1 實驗部分51-52
• 5.1.1 氨基和羧基共修飾碳量子點（CNQDs）的制備51
• 5.1.2 量子產(chǎn)率的測定51
• 5.1.3 CNQDs對金屬離子的選擇性測試51-52
• 5.1.4 對Fe~(3+)的檢測52
• 5.2 結(jié)果與討論52-59
• 5.2.1 熒光發(fā)射52-53
• 5.2.2 CNQDs的量子產(chǎn)率53-54
• 5.2.3 FT-IR表征54
• 5.2.4 pH對CNQDs熒光的影響54-55
• 5.2.5 CNQDs對鐵離子的熒光檢測性能55-59
• 5.3 本章小結(jié)59-60
• 第6章 結(jié)論60-62
• 參考文獻(xiàn)62-68
• 致謝68-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果69

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1 季雷華;高素蓮;張斌;;量子點的合成、毒理學(xué)及其應(yīng)用[J];環(huán)境化學(xué);2008年05期

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本文編號：990703