环糊精修饰CdTe量子点荧光探针的制备及其分子识别的研究

发布时间：2017-09-17 13:46

  本文关键词：环糊精修饰CdTe量子点荧光探针的制备及其分子识别的研究

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【摘要】：自然界中生命体的活动往往是在纳米尺度界面上关联的分子识别过程,因此研究此识别机制有助于我们更好地理解生命现象。量子点是一种新型的荧光纳米材料,具有优异的、可尺寸调控的光学性能,比如宽的吸收光谱和较窄的荧光发射光谱。环糊精因其独特分子结构,利用其包络作用展现了优异的分子识别能力。本论文成功开发出p-环糊精修饰的量子点作为主体的荧光探针,在水相中成功对非手性和手性分子实现了分子识别,具体内容如下：首先,以水相合成法制备了巯基丙酸负载的CdTe量子点。重点探讨了反应体系中反应物总浓度,pH值,前驱体含量,巯基丙酸配体含量以及配体种类对量子点荧光性能的影响。获得了以MPA为配体,总浓度为3mM(Cd2+),pH为10,摩尔比Cd:MPA:Te=1：1：0.2最优化制备条件。其次,以6A-巯基-β-环糊精进一步表面修饰最佳条件制备的CdTe量子点,获得粒径3～4 nm、高荧光量子效率(65%,以罗丹明B为参照物)的荧光探针。该荧光探针在pH=7.7的水相中,实现了对邻、间、对三种硝基苯酚异构体的检测,其检测限分别达到0.05、0.3和0.05μM。在低于100μM的浓度范围内,均有线性的荧光猝灭规律,其主要猝灭机理为环糊精包结作用下电子转移机制。结果表明,该荧光探针对于同分异构体有着优异的检测选择性。最后,提出了一种利用硅胶和硅烷化环糊精逐层包裹量子点的修饰方法,获得了环糊精点击硅胶包覆的CdTe量子点。该荧光探针对四对氨基酸外消旋体的荧光响应行为各不相同,展现了不同程度的荧光增强或者略微减弱,其中色氨酸和组氨酸对映体的荧光增强响应现象相对较强。对映体之间的相应行为差异可以归因于环糊精不同的稳定络合常数,这一点也通过能量密度理论计算得到了验证。同时,分别在0-50和0-8μM浓度范围内,D-组氨酸和L-组氨酸的荧光响应行为符合朗缪尔等温方程的直线关系式。
【关键词】：量子点 环糊精 分子识别 硝基苯酚 氨基酸
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-27
• 1.1 引言11
• 1.2 环糊精的简介与修饰11-15
• 1.2.1 环糊精的结构11-13
• 1.2.2 环糊精的分子识别性能13-14
• 1.2.3 环糊精的修饰14-15
• 1.3 量子点的综合介绍15-20
• 1.3.1 量子点的概念和性能15-17
• 1.3.2 量子点的种类17
• 1.3.3 量子点的制备方法17-19
• 1.3.4 量子点的表面修饰及应用19-20
• 1.4 环糊精类荧光探针20-25
• 1.4.1 有机荧光染料分子环糊精探针20-22
• 1.4.2 纳米金属环糊精探针22-23
• 1.4.3 半导体量子点环糊精探针23-25
• 1.5 本文的创新点和主要研究内容25-27
• 1.5.1 本文的创新点26
• 1.5.2 本文的主要研究内容26-27
• 2 水溶性CdTe量子点的合成27-36
• 2.1 实验药品和仪器27
• 2.2 水相法制备CdTe量子点27
• 2.2.1 NaHTe前驱体的合成27
• 2.2.2 水相合成CdTe量子点27
• 2.3 反应条件因素对CdTe量子点荧光光谱的影响27-35
• 2.3.1 反应体系总浓度的影响28-29
• 2.3.2 反应体系中NaHTe含量的影响29-30
• 2.3.3 巯基丙酸(MPA)投料含量的影响30-32
• 2.3.4 反应初始pH的影响32-34
• 2.3.5 配体巯基乙酸(TGA)和巯基丙酸(MPA)的影响34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 3 环糊精负载CdTe量子点荧光探针对硝基苯酚异构体的检测36-57
• 3.1 引言36-37
• 3.2 实验药品和仪器37-38
• 3.3 合成部分38-41
• 3.3.1 合成6~A-巯基-β-环糊精(SH-CD)38-40
• 3.3.2 环糊精负载CdTe量子点的制备40-41
• 3.4 巯基环糊精修饰的CdTe量子点的表征41-45
• 3.4.1 回流时间对量子点的光学性能影响41-42
• 3.4.2 回流时间4h的CdTe QDs和β-CD-CdTe QDs的紫外吸收与荧光发射谱图42-43
• 3.4.3 CdTe QDs和β-CD-CdTe QDs的形貌表征43-44
• 3.4.4 CdTe QDs和β-CD-CdTe QDs的红外谱图44
• 3.4.5 荧光量子效率44-45
• 3.5 β-CD-CdTe QDs对硝基苯酚异构体的检测45-50
• 3.5.1 量子点体系浓度和pH的选定45-47
• 3.5.2 硝基苯酚异构体的检测47-50
• 3.6 荧光探针检测机理的探究50-54
• 3.6.1 CdTe QDs对硝基苯酚异构体的检测50-51
• 3.6.2 荧光寿命的检测51-54
• 3.6.3 加入硝基苯酚后β-CD-CdTe QDs的紫外吸收检测54
• 3.7 硝基苯酚异构体混合物的检测54-55
• 3.8 本章小结55-57
• 4 环糊精点击键合硅胶/CdTe量子点纳米荧光探针制备及手性识别57-71
• 4.1 引言57-58
• 4.2 合成部分58-61
• 4.2.1 实验药品58-59
• 4.2.2 6~A-叠氮基-β-环糊精(N_3-CD)的合成59
• 4.2.3 硅胶包覆的CdTe量子点(SiO_2/CdTe QDs)的制备59
• 4.2.4 N-3-(三乙氧硅基)丙基-2-丙炔酰胺的合成59
• 4.2.5 点击反应制备硅烷化的β-环糊精59-61
• 4.2.6 环糊精点击键合硅胶修饰CdTe量子点纳米颗粒(CD/SiO_2/CdTe QDs)的制备61
• 4.3 CD/SiO_2/CdTe QDs制备条件的优化与表征61-64
• 4.3.1 KH-590加入量对SiO_2/QDs荧光性能的影响61
• 4.3.2 硅烷化β-环糊精加入量对CD/SiO_2/CdTe QDs荧光性能的影响61-62
• 4.3.3 CD/SiO_2/CdTe QDs的表征62-64
• 4.4 CD/SiO_2/CdTe QDs对氨基酸消旋体的检测64-70
• 4.4.1 检测浓度和pH的优化64-65
• 4.4.2 CD/SiO_2/CdTe QDs对氨基酸单体的检测65-68
• 4.4.3 组氨酸对映体系列浓度的检测68-70
• 4.5 本章小结70-71
• 结论71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-81
• 附录81

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