稀土上轉換發(fā)光材料制備及其在檢測Hg2+與Pb2+離子中的應用.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的日益發(fā)展，重金屬污染成為了全球持續(xù)關注的話題。重金屬離子（Hg2+、Pb2+、Cu2+、Ba2+等）通過食物鏈甚至空氣使其累積在人類和其他生物體內，因此精確檢測其含量有著重要意義。熒光共振能量轉移法（FRET）因其靈敏度高和選擇性好，已經廣泛應用于金屬離子的檢測。傳統(tǒng)FRET的能量供體，如有機熒光染料、半導體碳量子點等，其背景熒光強和Stokes位移小，導致了檢測生物和復雜體系時靈敏度降低。稀土上轉換發(fā)光納米材料（RE-U

2、CNPs）由于其生物體毒性低、背景熒光弱、靈敏度高、光穿透能力強、Stokes位移大、化學穩(wěn)定性高、光穩(wěn)定性好等優(yōu)點，成為了新一代能量供體。羅丹明B及其衍生物具有良好的光穩(wěn)定性和光物理性質，如高摩爾吸光系數(shù)和熒光量子產率等，可作為FRET體系中的能量受體。因此，本文擬采用稀土上轉換納米材料，與羅丹明衍生物類結合，構建熒光探針。通過考察探針上轉換光譜和紫外可見光譜的變化，實現(xiàn)對金屬離子Hg2+和Pb2+的檢測。此外，該探針在使用980nm

3、激光儀作為激發(fā)光源時，能削弱樣品的自身熒光和散射光，有望應用于生物和復雜體系中Hg2+和Pb2+的檢測。本文主要研究內容有：
　　（1）采用熱分解法制備了NaYF4:Yb3+,Er3+上轉換納米顆粒（UCNPs），X-射線衍射（XRD）、傅立葉變換紅外（FT-IR）、場發(fā)射掃描電鏡（FE-SEM）、透射電鏡（TEM）及上轉換熒光（UPL）等對UCNPs進行了結構、形貌及光性能表征。XRD、TEM和SEM表明UCNPs為六方相且結晶

4、度高、分散性較好、粒徑均一，約為50nm。FT-IR顯示其表面吸附了一定量的油酸（OA），納米顆粒具有親油性。在980nm近紅外光激發(fā)下，UCNPs的環(huán)己烷溶液發(fā)出明亮的綠光。
　?。?）將羅丹明B衍生物RHO連接到SiO2包覆后的上轉換納米顆粒表面，得到UCNPs@mSiO2-RHO復合材料。在980nm激光儀的激發(fā)下，UCNPs、UCNPs@mSiO2、UCNPs@mSiO2-RHO都存在Er3+的發(fā)射特征波峰，分別為545n

5、m的綠光、660nm的紅光以及490nm的藍光。改性、連接RHO使得UCNPs的熒光強度逐漸降低，但未改變UCNPs內部晶體結構。
　?。?）在980nm激光儀的激發(fā)下，絡合物RHO-Hg2+在593nm處發(fā)出微弱的熒光。Hg2+離子濃度為0～100μM時，綠紅光相對熒光強度與其有著良好的線性關系。Hg2+離子濃度為0～80μM時，550nm處探針的吸光度與其呈現(xiàn)出正比線性關系，且檢出限為8.7328μM。干擾離子對探針上轉換發(fā)光

6、強度影響不大，表明該探針對Hg2+離子有著很好的選擇性。
　　（4）成功合成UCNPs@mSiO2-RBH納米顆粒，并應用于Pb2+離子檢測。在980nm激光儀的激發(fā)下，絡合物RBH-Pb2+在593nm處發(fā)出微弱的熒光。Pb2+離子濃度為0～100μM時，綠光熒光強度與離子濃度保持著良好的線性關系，560nm處的吸收強度與離子濃度也呈現(xiàn)出較好的正比線性關系，且檢出限為4.0951μM。Hg2+和Cu2+對探針上轉換發(fā)光強度影響較