量子點光學(xué)傳感器的設(shè)計及其對痕量有害物質(zhì)的可視化檢測.pdf

1、量子點相對于有機熒光染料具有很多優(yōu)勢，例如發(fā)光效率高、光學(xué)可調(diào)、激發(fā)范圍寬、光穩(wěn)定性好等。作為一類理想的熒光探針，已經(jīng)在生物標(biāo)記與傳感分析領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，量子點光學(xué)傳感器已成為分析化學(xué)中最為活躍的前沿研究領(lǐng)域之一。本文以爆炸物2,4,6-三硝基甲苯（TNT）和毒死蜱等有機磷農(nóng)藥殘留的快速敏感檢測為目標(biāo)，利用量子點優(yōu)越的光學(xué)特性，運用熒光共振能量轉(zhuǎn)移原理，分別設(shè)計并建立了兩類量子點光學(xué)傳感方法：比率熒光探針和量子點熒光開關(guān)。

2、初步建立了對TNT和毒死蜱的快速、靈敏、可視化檢測新方法。
　　 本論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　 1.高質(zhì)量的半導(dǎo)體發(fā)光量子點是構(gòu)建光學(xué)傳感器的前提。本文首先采用不同的巰基小分子作為穩(wěn)定劑，在水溶液中制備了發(fā)光效率高、穩(wěn)定單分散的碲化鎘量子點。通過控制水相回流的反應(yīng)時間，可以得到不同尺寸大小、顏色各異的量子點，控制紫外光照時間還可進一步改善量子點的發(fā)光效率。制備量子點的方法簡單、容易操作、重復(fù)性和穩(wěn)定性好。在合成過程中

3、一步完成對量子點表面羥基、氨基等功能化基團的修飾，可直接與有關(guān)分子偶聯(lián)結(jié)合，構(gòu)筑功能化的熒光探針，為后續(xù)設(shè)計光學(xué)傳感器應(yīng)用于分析檢測領(lǐng)域提供了有力的保障。
　　 2.包裹等不同表面痕量TNT殘留的及時、現(xiàn)場檢測仍是關(guān)乎國家安全需要的一個挑戰(zhàn)性難題。利用量子點優(yōu)越的光學(xué)性質(zhì)和表面容易修飾TNT識別基團的優(yōu)勢，設(shè)計并構(gòu)建量子點比率熒光探針。以比率熒光輸出光學(xué)信號，結(jié)合指紋提取技術(shù)，建立了及時、現(xiàn)場、可視化地檢測不同表面TNT殘留的新

4、方法。選擇兩種不同顏色的量子點，分別包埋在氧化硅內(nèi)部和共價連接在氧化硅表面，構(gòu)筑出雙發(fā)射量子點比率熒光探針。比率探針內(nèi)部的發(fā)紅光量子點的熒光并不受TNT的影響，但是，比率探針外部聚丙烯胺修飾的量子點通過與形成的Meisenheimer復(fù)合物間發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移而猝滅綠色熒光，選擇性地識別TNT。隨TNT量的變化，兩個發(fā)射峰的強度比值也發(fā)生變化，并伴隨著熒光顏色由黃綠色到紅色的轉(zhuǎn)變。進一步將比率熒光探針固定在濾紙基體中，制備成方便操作的

5、TNT指示試紙，采用指紋提取技術(shù)可視化地指示不同表面的TNT殘留。在沒有進一步優(yōu)化的條件下，指示試紙對信封表面TNT殘留的可視化檢測限低至5 ng/mm2。因此，該比率熒光檢測的傳感方法具有很高的選擇性和靈敏度。
　　 3.發(fā)展簡單、現(xiàn)場檢測有機磷農(nóng)藥殘留的分析方法對食品安全和環(huán)境保護非常重要。本文報道了一種表面配位調(diào)控CdTe量子點的熒光共振能量轉(zhuǎn)移，構(gòu)建表面配體取代誘導(dǎo)量子點熒光增強機制的量子點開關(guān)，達到對有機磷農(nóng)藥的選擇性

6、可視化的敏感檢測。該量子點開關(guān)的檢測原理是利用雙硫腙與碲化鎘量子點表面的鎘的配位能力，在量子點表面形成雙硫腙-鎘配合物。由于量子點發(fā)射光譜與此配合物的吸收光譜重疊，從而發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移，構(gòu)筑出量子點turn-on型傳感器。同時，利用硫代磷酸酯型有機磷農(nóng)藥在堿性條件下的水解產(chǎn)物與量子點表面的鎘具有更強的配位能力，取代量子點表面的雙硫腙配體，關(guān)閉共振能量轉(zhuǎn)移過程，導(dǎo)致量子點的熒光恢復(fù)，從而達到檢測有機磷農(nóng)藥的目的。熒光的恢復(fù)是立即快速的