杂原子掺杂的碳量子点荧光探针的制备及应用研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:haozhiyan
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碳量子点(CQDs)由于其自身优异的理化性质如良好的生物相容性、低毒性、尺寸小、环境友好、易于表面功能化等特性使其作为一种纳米级的碳基载体,通过有目的的搭载各种具有不同作用的基团而具有不同的特性从而应用于不同领域;其自身的荧光特性也使其在光学领域、生物医学领域都有着巨大的研究价值。本文以橄榄树叶为生物质碳源,硫脲为氮源、硫源采用水热法合成氮硫共掺杂碳量子点(NS-CQDs),并将其作为荧光探针应用于水体中两性霉素B、Fe3+的微量检测,又以Fe3+与NS-CQDs作为复合荧光探针应用于水体中CO32-的检测;主要研究内容如下:1.以橄榄叶为碳源,分别以硫酸作为硫源、硝酸作为氮源、硫脲作为氮源硫源,以一步水热法分别制备了CQDs、硫掺杂碳量子点(S-CQDs)、氮掺杂碳量子点(N-CQDs)、NS-CQDs,经过对反应温度、时间、物料比、预处理等条件的探索,找出了最佳制备条件。制备的NS-CQDs表现出良好的水溶性、分散性良好无团聚现象,尺寸分布在2-5nm之间,具有明显的激发波长依赖性,在高离子强度环境中以及pH值从4-12的范围中表现出较强的荧光稳定性。2.将NS-CQDs作为荧光探针对两性霉素B进行微量检测。检测结果显示随着两性霉素B浓度的增大,NS-CQDs的荧光强度随之增强,在两性霉素B的浓度在0-100μM时,I/Io与两性霉素B浓度呈线性相关,理论检出限计算为9.9809μmol/L,为了检测的实用性,将环境常见离子与小分子作为影响因素,对NS-CQDs荧光探针进行干扰性测试,结果表明NS-CQDs的抗干扰能力较强,可以在复杂环境水体中进行检测。3.将NS-CQDs作为荧光探针对Fe3+进行微量检测。检测结果显示随着Fe3+浓度的增大,NS-CQDs的荧光强度迅速被猝灭,由于NS-CQDs的吸收光谱与发射光谱呈现同样的变化,可以判断其猝灭类型为静态猝灭即Fe3+进入水体后迅速与NS-CQDs发生反应生成了新的不发光物质,从而达到迅速猝灭NS-CQDs荧光的效果,猝灭效率最高可达89.97%。在Fe3+浓度在0-700μmol/L时,Fe3+的浓度与NS-CQDs的荧光强度成线性关系,理论检出限计算为7.415μmol/L。4.700μmol/L的Fe3+存在时,NS-CQDs荧光探针的荧光强度被最大限度猝灭,由于是静态猝灭机制,可以选择能与Fe3+反应的阴离子加入其中从而释放NS-CQDs达到恢复荧光的目的,将Fe3+与NS-CQDs作为复合荧光探针,对CO32-进行检测,检测结果显示在0-0.33333mol/L时,CO32-的浓度与复合荧光探针的荧光强度成线性关系,理论检出限计算为0.02374mol/L。
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