新型荧光纳米传感器的制备及其在环境污染物检测中的应用

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荧光检测方法的简单性,多样性及其灵敏度高等优点,使其成为传感方面主要方法之一。在荧光探针中,纳米材料构建的荧光探针相比于其他的有机染料荧光探针有着独特的尺寸效应和光学性质,使其在众多检测技术中得到了迅速发展并广泛应用于生物检测分析和生物成像中。本文利用荧光纳米复合材料实现对亚硝酸盐和铜离子的高选择性高灵敏度定量检测,并将其应用于实样检测中,最后我们开发了更加方便的便携式传感器。  第一章主要介绍了荧光金团簇,半导体量子点和发光氧化石墨烯三种荧光纳米材料的特性,合成方法以及在分析检测上的应用。  第二章,我们基于比率荧光检测的模式设计了一种针对亚硝酸根离子检测的纳米复合物荧光探针,该探针具有很好的光稳定性,水溶性和抗酸碱性。我们首先分别合成人血清蛋白(HSA)包覆的荧光金团簇HSA-Au NCs和己二胺修饰的发光石墨烯GO-C6NH2,通过发光氧化石墨烯(GO-C6NH2)和人血清蛋白包覆的金团簇(HSA-Au NCs)之间的静电和氢键作用,合成了一种新的双发射的纳米复合物荧光探针。向探针溶液中亚硝酸根离子之后,我们发现这种纳米复合物中的红色荧光的金团簇能被亚硝酸根离子选择性猝灭,而发光石墨烯的蓝色荧光却保持稳定。利用这一比率荧光现象来实现对NO2-的高灵敏度检测。实验证明,该探针对亚硝酸根有很好的选择性,其他离子基本无干扰,对亚硝酸根的检测限达46 nM。低于美国环保部门规定的饮用水中亚硝酸根的最高含量标准(21μM)。这种方法被我们进一步应用于自来水,湖水和腐肉中的实样检测。最后,我们将该探针开发成简易的纸质传感器,并将其应用于亚硝酸根的检测中去,检测限达4μM。  第三章,我们合成了发光氧化石墨烯(GO-C6NH2)支撑的半导体量子点(DTT-QDs)纳米复合物荧光材料。该纳米复合物荧光材料作为双发射比率荧光探针能够选择性检测铜离子。硫代硫酸盐的加入能够很好的掩蔽其他重金属离子的干扰。该纳米复合物荧光探针对铜离子的响应不受其他离子的干扰,该探针的检测限达1.1 nM,远远小于饮用水中规定的铜离子最大的含量20μM。更重要的是,我们成功的将比率探针用来可视化检测自来水和湖水的实样检测中。除此之外,一个简单的用该探针参杂到聚乙烯醇薄膜中测试器件被合成,并成功用来可视化检测铜离子,通过荧光颜色的变化来判断检测限达0.1μM。
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