荧光纳米材料的制备及其在水体污染物检测方面的应用
发布时间：2022-01-23 15:05
荧光检测方法具有响应迅速、灵敏度高和选择性好等优点,已被广泛用于水体污染物的分析与检测领域。早期使用的荧光染料具有激发光谱较窄、荧光发射光谱宽且分布不对称、易被光漂白等缺陷,随着纳米材料的飞速发展,新型的荧光纳米材料由于具有较高的荧光量子产率、优越的光稳定性等优点,已经逐渐取代了传统材料。尽管研究人员已经利用荧光材料,如碲化物量子点、金属纳米团簇等取得了一些研究成果,然而这些荧光材料具有化学稳定性差、毒性大、成本高等缺点。因此,开发一种新型的荧光探针材料迫在眉睫。我们利用生物相容性好的壳聚糖、碳量子点和金属有机框架（MOFs）材料,设计了一系列光稳定性好、化学惰性强、毒性低的荧光纳米材料,并成功的应用于水体污染物的分析与检测。基于此,本论文的主要研究内容如下:1、通过戊二醛与壳聚糖之间的席夫碱反应诱导壳聚糖交联,合成具有非共轭结构的荧光壳聚糖聚合物（FCPs）,并进行了一系列分析表征。实验结果表明该材料具有良好的水溶性和荧光稳定性。交联的FCPs的荧光强度明显增强归因于C=N键的n-π*过渡,而以氧化剂Cr2O72-形式...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１供体发射光谱与受体吸收光谱的光谱重叠图Ｄ??
基于ＩＦＥ的性能良好的荧光传感器须具有吸光团和荧光团，且需满足如下条件：??（１）由于ＩＦＥ的有效性与光谱重叠的范围有很大关系，因此吸光团的吸收光谱??与荧光团的激发或发射光谱具有足够的重叠区域，如图１．２所示；（２）吸光团的??光吸收应该对目标物的浓度变化具有高灵敏性和选择性，这是定量检测分析物的??基本原则；（３）荧光团的荧光强度对待测物没有响应；（４）吸光团的光吸收和荧??光团的荧光性能不受外界因素的干扰；（５）荧光团的荧光强度不会被吸光团所泮??灭。基于ＩＦＥ的荧光分析法操作简单，且不需要荧光团与吸光团之间通过化学键??连接，己在各种荧光检测中使用。??Ａ?Ａｂｔｏｒｂｔｒ?Ｂ?Ｃ?Ａｂ＊ｏｒｂ？ｒ??…ｏｒｐｔｆｏｎ?Ａｂ．ｏｒｂ．ｒ?ＡｂＷＰｔｉ＜＞ｎ??Ｉｆ?ｉ?＼ｆ＼?／?Ａ?／ｌ?Ａ??ｇ?５?ｉ?＼?Ｉ?＼?Ｆｌｕｏｒ＃ｔ＾ｒ?Ｉ?／?Ｖ?Ｆｌｕｏｒｅｔｃｅｒ?／?＼?／?＼??｜ｓｒＴｉ?ＶＩ?！Ｊ＼ｒｆ?Ｉ?ｒ??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ??图１．２荧光内滤效应的条件：（Ａ）吸收团的吸收光谱与荧光团的激发光谱重叠；（Ｂ）吸收??团的吸收光谱与荧光团的发射光谱重叠；（Ｃ）吸收团的吸收光谱与荧光团的激发和发射光??谱重叠。??通常，有机荧光染料被用于检测重金属离子。然而，有机荧光染料的激发光??谱较窄，焚光特征谱较宽且分布不对称，光稳定性差，容易发生光漂白［３７］。无??机量子点（ＱＤｓ），石墨稀量子点，碳点，金属有机框架材料（ＭＯＦｓ），金属团??族及上转换发光纳米颗粒等由于具有独特的光学性能
课题组用激光烧蚀技术合成的碳量子点，通过特定的有机分子ＰＥＧ１５Ｗ）Ｎ表面钝??化修饰处理后，无论是液体或固体状态下都有荧光。其荧光发射光谱完全覆盖可??见光区，甚至延伸至近红外光区，且其强度表现出了激发波长依赖性（如图１．３??（ｂ）所示）。Ｍｏｈａｐａｔｒａ等证明了当激发波长均为３９０ｎｍ时，随着粒径尺寸的??增大，荧光发射波长发生了红移［５２］。很显然，随着碳量子点粒径的改变，ｓｐ２杂??化轨道的碳原子性质和数量及量子限域效应引起的禁带宽度也会随之发生变化。??此外，该工作中还研宄了碳量子点光致发光的ｐＨ依赖性能，这可能与碳量子点??的表面状态有关，这一研究结果与Ｌｉｕ等的一致［５３］。碳量子点表面的官能团Ｎ－Ｈ??和０－Ｈ键可以形成分子内或分子间氢键，从而赋予了碳量子点不同的表面状态。??当ｐＨ升高或降低时，官能团的去质子化或质子化作用引起了表面状态的变化，??从而导致量子点荧光的变化。碳量子点除了具有激发波长和ｐＨ依赖性外，溶剂??的极性也可以影响其荧光发射波长。当溶剂由水变为乙二醇时
【参考文献】：
期刊论文
[1]Biological applications of carbon dots[J]. WANG Wei,CHENG Lu,LIU WenGuang. Science China（Chemistry）. 2014(04)
本文编号：3604602
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１供体发射光谱与受体吸收光谱的光谱重叠图Ｄ??
基于ＩＦＥ的性能良好的荧光传感器须具有吸光团和荧光团，且需满足如下条件：??（１）由于ＩＦＥ的有效性与光谱重叠的范围有很大关系，因此吸光团的吸收光谱??与荧光团的激发或发射光谱具有足够的重叠区域，如图１．２所示；（２）吸光团的??光吸收应该对目标物的浓度变化具有高灵敏性和选择性，这是定量检测分析物的??基本原则；（３）荧光团的荧光强度对待测物没有响应；（４）吸光团的光吸收和荧??光团的荧光性能不受外界因素的干扰；（５）荧光团的荧光强度不会被吸光团所泮??灭。基于ＩＦＥ的荧光分析法操作简单，且不需要荧光团与吸光团之间通过化学键??连接，己在各种荧光检测中使用。??Ａ?Ａｂｔｏｒｂｔｒ?Ｂ?Ｃ?Ａｂ＊ｏｒｂ？ｒ??…ｏｒｐｔｆｏｎ?Ａｂ．ｏｒｂ．ｒ?ＡｂＷＰｔｉ＜＞ｎ??Ｉｆ?ｉ?＼ｆ＼?／?Ａ?／ｌ?Ａ??ｇ?５?ｉ?＼?Ｉ?＼?Ｆｌｕｏｒ＃ｔ＾ｒ?Ｉ?／?Ｖ?Ｆｌｕｏｒｅｔｃｅｒ?／?＼?／?＼??｜ｓｒＴｉ?ＶＩ?！Ｊ＼ｒｆ?Ｉ?ｒ??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ??图１．２荧光内滤效应的条件：（Ａ）吸收团的吸收光谱与荧光团的激发光谱重叠；（Ｂ）吸收??团的吸收光谱与荧光团的发射光谱重叠；（Ｃ）吸收团的吸收光谱与荧光团的激发和发射光??谱重叠。??通常，有机荧光染料被用于检测重金属离子。然而，有机荧光染料的激发光??谱较窄，焚光特征谱较宽且分布不对称，光稳定性差，容易发生光漂白［３７］。无??机量子点（ＱＤｓ），石墨稀量子点，碳点，金属有机框架材料（ＭＯＦｓ），金属团??族及上转换发光纳米颗粒等由于具有独特的光学性能
课题组用激光烧蚀技术合成的碳量子点，通过特定的有机分子ＰＥＧ１５Ｗ）Ｎ表面钝??化修饰处理后，无论是液体或固体状态下都有荧光。其荧光发射光谱完全覆盖可??见光区，甚至延伸至近红外光区，且其强度表现出了激发波长依赖性（如图１．３??（ｂ）所示）。Ｍｏｈａｐａｔｒａ等证明了当激发波长均为３９０ｎｍ时，随着粒径尺寸的??增大，荧光发射波长发生了红移［５２］。很显然，随着碳量子点粒径的改变，ｓｐ２杂??化轨道的碳原子性质和数量及量子限域效应引起的禁带宽度也会随之发生变化。??此外，该工作中还研宄了碳量子点光致发光的ｐＨ依赖性能，这可能与碳量子点??的表面状态有关，这一研究结果与Ｌｉｕ等的一致［５３］。碳量子点表面的官能团Ｎ－Ｈ??和０－Ｈ键可以形成分子内或分子间氢键，从而赋予了碳量子点不同的表面状态。??当ｐＨ升高或降低时，官能团的去质子化或质子化作用引起了表面状态的变化，??从而导致量子点荧光的变化。碳量子点除了具有激发波长和ｐＨ依赖性外，溶剂??的极性也可以影响其荧光发射波长。当溶剂由水变为乙二醇时
【参考文献】：
期刊论文
[1]Biological applications of carbon dots[J]. WANG Wei,CHENG Lu,LIU WenGuang. Science China（Chemistry）. 2014(04)
本文编号：3604602
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