量子点荧光复合薄膜的制备与性能研究

发布时间：2020-06-12 02:45

【摘要】：环境污染问题日益严峻,严重影响了人类的生存和健康。针对环境污染物的快速、灵敏的检测方法引起了人们的关注。其中量子点(QDs)由于其独特的荧光性能,广泛应用于物质检测领域。用于物质检测领域的量子点通常分散在溶剂中,量子点溶液探针具有优异的检测灵敏性,但是存在携带不便、难以从检测环境中分离等不足,限制了其应用。而目前研究的量子点复合薄膜存在检测灵敏度低、稳定性差等问题。因此,研制一类稳定性好、灵敏度高的量子点薄膜检测材料具有重要的研究意义和应用价值。本文基于静电纺丝技术和浸涂技术,制备了稳定、灵敏、便携的量子点荧光复合薄膜,并详细探究其荧光性能和检测性能。主要研究内容如下:(1)采用支化聚乙烯亚胺(PEI)为表面修饰剂,通过配体交换对QDs改性,制备了表面富有氨基的QDs-PEI。以尼龙6(PA6)为基体,以QDs-PEI为荧光功能粒子,利用静电纺丝技术制备QDs-PEI/PA6荧光纳米纤维复合材料。通过改变纺丝液中量子点的含量,调控复合薄膜的荧光性能。荧光发射光谱表明,复合薄膜对2,4,6-三硝基苯酚(TNP)具有检测性能,可视检测限达到100ng/mL,在TNP浓度为50-100 ng/mL范围内,QDs-PEI/PA6薄膜可实现对TNP的灵敏定量检测。(2)通过静电纺丝技术制备PA6纳米纤维膜。采用浸涂法,将有机相合成的QDs结合到纳米纤维表面,制备了PA6@QDs荧光复合薄膜。通过荧光发射光谱分析复合薄膜的荧光性能和对金属离子的荧光响应,结果表明薄膜具有稳定的荧光性能,铜离子对薄膜的荧光具有淬灭作用,可视检测限可达到80μM。在10-150μM范围内,可以根据拟合直线实现对Cu~(2+)的定量检测。(3)通过静电纺丝技术,以CdSe/Cd_xZn_(1-x)S量子点(QDs_g)与PVDF为原料,制备了QDs_(g/)PVDF荧光纳米纤维膜。采用浸涂法,将有机相合成的CdSe/CdS/ZnS核壳量子点(QDs_r)结合到荧光纳米纤维表面,制备(QDs_g/PVDF)@QDs_r双荧光复合薄膜。荧光发射光谱表明,复合薄膜在Cu~(2+)检测中表现出优异的灵敏性,Cu~(2+)的可视检测限为30μM,在10-100μM范围内,可以根据拟合直线实现对Cu~(2+)的定量检测。
【图文】：

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图 1-1 荧光传感器的机理[13]Figure1-1 Mechanisms of fluorescence sensing1.3 量子点简介1.3.1 量子点的基本性质量子点（Quantum Dots，QDs）又被称为半导体纳米晶，是物理尺寸为 2-10nm 的半导体纳米材料。量子点的名称来源于其量子尺寸效应，即当半导体材料的尺寸足够小（小于激子波尔半径）时，，其物理化学性能出现明显变化[20]。又因为量子点尺寸很小，被称为准零维纳米材料，如同“点”，因此将这种纳米材料形象地称为量子点。半导体量子点在一定波长的激发光下，能够发射荧光。如图 1-2 所示[21]，

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图 1-2 量子点的光致发光原理图Figure 1-2 Schematic diagram of photoluminescence of QDs了量子尺寸效应，量子点还具有表面效应和尺寸依赖性等物理面效应也与量子点的尺寸有关，对于纳米颗粒来说，尺寸越小，，表面能和反应活性越高。量子点的小尺寸使其具有极大的比表只有小部分原子位于内部而大多数原子位于量子点表面，使得表足，产生大量不饱和键，易结合其他原子。量子点还具有尺寸依过程中通过调节反应条件控制量子点的颗粒大小来调节光学性质寸增大，荧光颜色从紫色向红色转变，如图 1-3 所示[22]。这是量统荧光材料最大的优势。当量子点从外界吸收足够的能量，在内电子对，能量越高，吸收则越强。因此，与有机荧光分子相比，吸收范围更广。因光子的辐射复合，在量子点的荧光发射光谱中对称且半高宽较小[23]。量子点具有较大的斯托克斯位移（Stoke点吸收波长与发射波长相差较大，例如，在 365 nm 紫外光激发
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.2;TQ340.64

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