碳量子點、金屬納米顆粒的制備及其在分子光譜分析中的應用.pdf

1、作為一種新型的熒光碳納米材料，碳量子點(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用。金屬納米顆粒因其獨特的表面等離子體共振性質(zhì)(SPR)、催化性同樣被應用于化學傳感、生物成像等諸多領(lǐng)域。光化學傳感器是以光學信號為輸出信息且針對特異性識別目標分子的探測器，主要分為熒光化學傳感器和比色化學傳感器?；谔剂孔狱c獨特的熒光性質(zhì)，金屬納米顆粒獨特的 SPR吸收性質(zhì)，本文以碳量子

2、點及其金屬納米復合材料構(gòu)建熒光及比色化學傳感器。這種化學傳感器可以用于檢測水環(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、氮雙摻雜碳量子點通過熒光法檢測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(Mg-N-CQDs)被作為一種新型的熒光傳感器來檢測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、的熒光強度，然而，Hg(II)的存在會使其熒光迅速猝滅。這是因為 Mg-N-CQDs和 Hg(II)之間形成了一種不發(fā)熒光的復合物。有趣的是，由于半胱氨酸與Hg(II)之間的作用力更強，繼續(xù)加入半胱氨酸又會使 Mg-N-CQDs/Hg(II)水溶液的熒光恢復?；谶@一現(xiàn)象，一種新型的熒光探針被研究用來檢測Hg(II)和Cys。此外，我們用這種熒光探針檢測實際樣品中的Hg(II)和Cys時，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，我們設(shè)計了一種以Hg(II)/Cys為輸入，以Mg-N-CQDs熒光信號為輸出的抑制邏輯門來模擬這個實驗。
　　2.基于抑制金納米顆粒/碳量子點復合材料的形成構(gòu)建比色、熒光雙信號傳感器檢測精氨酸
　　一種新型的二維光學信號平臺，同時結(jié)合了熒光法和比色法的優(yōu)點，被設(shè)計用來檢測精氨酸(Arg)。該平臺基于監(jiān)督 Arg對金納米顆粒/碳量子點(Au/CQ

5、Ds)復合材料生長的影響構(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(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與AuCl4–和CQDs通過靜電作用相結(jié)合，從而抑制Au/CQDs復合材料的生長。這樣以來，加入Arg后，體系的顏色不會發(fā)生改變，CQDs的熒光也不會被猝滅。基于

6、顏色和熒光的信號變化，分別得到Arg的檢測限為37和450 nM。此外，這個雙信號傳感器僅對Arg具有良好的選擇性。用于檢測尿液中的Arg時也能得到滿意的結(jié)果，Arg的回收率為106.3%-109.6%。
　　3.以PEI合成的碳量子點為還原劑和穩(wěn)定劑制備銀納米顆粒/碳量子點復合材料用于檢測Hg2+
　　以 PEI為原料合成的新型碳量子點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(Ag/CQDs)

7、復合材料。當Ag/CQDs溶液中加入Hg2+時，溶液顏色從黃色變成無色，并伴隨Ag/CQDs復合材料吸收值的下降和表面等離子共振峰(SPR)的移動。通過對TEM, XPS和XRD表征結(jié)果的進一步研究，我們得出這一現(xiàn)象可能是由于銀汞齊的形成導致的。因此，一個基于Ag/CQDs復合材料構(gòu)建的雙信號平臺被用來檢測Hg2+?；谖罩档米兓琀g2+的濃度在0.5-50μM的范圍內(nèi)存在良好的線性關(guān)系，檢測限為85 nM。此外，這個傳感器還對Hg