邻苯二胺类荧光聚合物量子点的制备及在分析检测中的应用

发布时间：2017-10-14 15:35

  本文关键词：邻苯二胺类荧光聚合物量子点的制备及在分析检测中的应用

  更多相关文章： 荧光聚合物量子点 荧光检测 亚硝酸根离子 铬离子 汞离子

【摘要】：荧光材料在生命科学领域的研究备受人们关注,如生物成像、医学检测、荧光标记以及生物安全性等。目前,广泛研究的荧光材料主要包括荧光染料、半导体量子点、稀土化合物和碳基量子点。但这些荧光材料都存在一些较难克服的困难,如荧光染料生物毒性和制备成本高、石墨烯量子点量子产率低,现有的荧光分析技术也存在改善的空间。因此,发展新型的低毒、稳定、低成本、量子产率高、生物兼容性好、可用于快速检测的荧光材料具有重要的意义。而聚合物量子点荧光寿命长、发光强、发射速率快、细胞毒性低、稳定性高、生物兼容性好使得它在荧光探针和化学传感器领域受到研究者的青睐。邻苯二胺含有更多的活性氨基和亚胺基,能够提供更多的再修饰基团。本文以邻苯二胺为单体,分别选用罗丹明B、半胱氨酸和间苯二胺与之聚合,制备了聚邻苯二胺-罗丹明B共聚物量子点、邻苯二胺-间苯二胺共聚物量子点、邻苯二胺-半胱氨酸共聚物量子点,并且作为荧光探针成功应用于分析检测中。主要包括以下三个主要内容:1、以邻苯二胺(oPD)和罗丹明B(RhB)为单体,过硫酸铵(APS)为氧化剂,经过高温水热法合成了光致发光聚邻苯二胺-罗丹明B共聚物量子点(Pp-RhB dots)。通过TEM、紫外、红外和荧光光谱等对其形貌和结构做了表征,讨论了pH、光照和离子浓度对其荧光强度的影响。实验发现量子点的平均粒径大约为1.86 nm,且对NO_2~-有高的选择性和超灵敏性,检出限为2.0×10~(-11)M,检测效果好于其他检测方法。讨论了Pp-RhB dots检测NO_2~-的机理,发现在Pp-RhB dots形成过程中,由于在PoPD和RhB之间发生光诱导电子转移过程,导致形成的Pp-RhB dots荧光量子产率较低。然而,当加入NO_2~-后,C N NO键的生成阻止了光诱导电子转移过程的发生使荧光增强,量子产率增加。该量子点作为荧光探针成功应用于细胞内NO_2~-的检测。2、以邻苯二胺和间苯二胺(mPD)为单体,在不加任何氧化剂或者引发剂的情况下,通过一步水热法合成邻苯二胺-间苯二胺共聚物量子点(OMCP)。通过TEM、紫外、红外和荧光光谱等对OMCP进行了形貌和结构的表征,讨论了pH、光照和离子浓度对其荧光强度的影响。实验发现量子点的平均粒径大约为6.45 nm,量子产率大约为93%。合成的量子点富含氨基基团,可以和铬离子结合形成金属化合物而导致聚合物荧光的猝灭。实验发现,OCCP对Cr~(6+)有高选择性和敏感性,检出限为1.0×10~(-11) M。3、以邻苯二胺和半胱氨酸(L-Cys)为单体,过硫酸铵为氧化剂,通过一步水热法合成了邻苯二胺-半胱氨酸共聚物量子点(OCCP)。该OCCP的平均粒径大约为1.9 nm,量子产率大约为71%,讨论了pH和光照对量子点荧光强度的影响。合成的OCCP表面富含活性氨基和巯基,Hg~(2+)和硫原子和氮原子有很强的结合能力,当Hg~(2+)加入后就形成了稳定的金属化合物,发生电子的转移使OCCP荧光猝灭。实验发现OCCP对Hg~(2+)有高的选择性和超灵敏性,检出限为1.0×10~(-11) M。
【关键词】：荧光聚合物量子点 荧光检测 亚硝酸根离子 铬离子 汞离子
【学位授予单位】：西华师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第1章 前言11-28
• 1.1 荧光材料11-13
• 1.2 聚合物量子点的定义13-14
• 1.3 聚合物量子点的性质14-17
• 1.3.1 聚合物量子点的尺寸14
• 1.3.2 光学性质14-15
• 1.3.3 稳定性15-16
• 1.3.4 生物毒性16-17
• 1.4 聚合物量子点的制备17-19
• 1.4.1 水热法17
• 1.4.2 微乳液法17-18
• 1.4.3 再沉淀法18-19
• 1.5 聚合物量子点的应用19-23
• 1.5.1 细胞成像19-20
• 1.5.2 生物检测20
• 1.5.3 金属离子检测20-21
• 1.5.4 光电子器件21-22
• 1.5.5 pH传感器22
• 1.5.6 温度传感器22-23
• 1.6 苯胺类导电聚合物概述23-26
• 1.6.1 导电聚合物23-24
• 1.6.2 苯胺类导电聚合物24-25
• 1.6.3 邻苯二胺类导电聚合物25-26
• 1.7 本论文的研究内容及意义26-28
• 1.7.1 本论文的研究内容26-27
• 1.7.2 本论文的研究意义27-28
• 第2章 聚邻苯二胺-罗丹明B共聚物量子点的光诱导电子转移及细胞内亚硝酸根的检测28-45
• 2.1 引言28-29
• 2.2 实验部分29-31
• 2.2.1 实验试剂29
• 2.2.2 实验仪器29-30
• 2.2.3 实验步骤30-31
• 2.2.3.1 Pp RhB dots的制备30
• 2.2.3.2 Pp RhB dots的表征30-31
• 2.2.3.3 Pp RhB dots荧光性能的研究31
• 2.2.3.4 细胞内NO_2~-的检测31
• 2.2.3.5 量子产率的计算31
• 2.3 结果与讨论31-43
• 2.3.1 Pp RhB dots的形貌表征31-32
• 2.3.2 Pp RhB dots的结构表征32-34
• 2.3.3 Pp RhB dots的光学性质34-35
• 2.3.4 Pp RhB dots稳定性表征35-37
• 2.3.4.1 pH对Pp RhB dots荧光强度的影响35-36
• 2.3.4.2 光照对Pp RhB dots荧光强度的影响36-37
• 2.3.5 Pp RhB dots的选择性分析37-39
• 2.3.6 Pp RhB dots对NO_2~-的荧光检测39-41
• 2.3.7 Pp RhB dots对NO_2~-检测机理41-42
• 2.3.8 细胞中NO_2~-检测42-43
• 2.4 本章小结43-45
• 第3章 邻苯二胺-间苯二胺共聚物量子点的合成及六价铬离子的检测45-56
• 3.1 引言45-46
• 3.2 实验部分46-47
• 3.2.1 实验试剂46
• 3.2.2 实验仪器46
• 3.2.3 实验步骤46-47
• 3.2.3.1 邻苯二胺-间苯二胺共聚物量子点的合成46
• 3.2.3.2 邻苯二胺-间苯二胺共聚物量子点的表征46-47
• 3.2.3.3 邻苯二胺-间苯二胺共聚物量子点荧光性能的探究47
• 3.2.3.4 量子产率的计算47
• 3.3 结果与讨论47-55
• 3.3.1 邻苯二胺-间苯二胺共聚物量子点形貌表征47
• 3.3.2 邻苯二胺-间苯二胺共聚物量子点结构表征47-50
• 3.3.3 邻苯二胺-间苯二胺共聚物量子点稳定性分析50-51
• 3.3.3.1 pH对OMCP荧光强度的影响50
• 3.3.3.2 光照对OMCP荧光强度的影响50-51
• 3.3.3.3 盐溶液浓度对OMCP荧光强度的影响51
• 3.3.4 邻苯二胺-间苯二胺共聚物量子点选择性分析51-52
• 3.3.5 邻苯二胺-间苯二胺共聚物量子点对Cr~(6+)的荧光检测52-54
• 3.3.6 邻苯二胺-间苯二胺共聚物量子点检测Cr~(6+)的机理54-55
• 3.4 本章小结55-56
• 第4章 邻苯二胺-半胱氨酸共聚物量子点的合成及汞离子的检测56-68
• 4.1 引言56-57
• 4.2 实验部分57-58
• 4.2.1 实验试剂57
• 4.2.2 实验仪器57
• 4.2.3 实验步骤57-58
• 4.2.3.1 邻苯二胺-半胱氨酸共聚物量子点的合成57
• 4.2.3.2 邻苯二胺-半胱氨酸共聚物量子点的表征57-58
• 4.2.3.3 邻苯二胺-半胱氨酸共聚物量子点荧光性能的探究58
• 4.2.3.4 量子产率的计算58
• 4.3 结果与讨论58-67
• 4.3.1 邻苯二胺-半胱氨酸共聚物量子点形貌表征58
• 4.3.2 邻苯二胺-半胱氨酸共聚物量子点结构表征58-60
• 4.3.3 邻苯二胺-半胱氨酸共聚物量子点稳定性分析60-61
• 4.3.3.1 pH对O-Cys荧光强度的影响60-61
• 4.3.3.2 光照对O-Cys荧光强度的影响61
• 4.3.4 邻苯二胺-半胱氨酸共聚物量子点选择性分析61-62
• 4.3.5 邻苯二胺-半胱氨酸共聚物量子点对Hg~(2+)的荧光检测62-66
• 4.3.6 邻苯二胺-半胱氨酸共聚物量子点对Hg~(2+)检测机理66-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第5章 结论与展望68-70
• 5.1 结论68
• 5.2 创新点68-69
• 5.3 展望69-70
• 参考文献70-82
• 致谢82-85
• 在学期间的科研情况85

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