论文部分内容阅读
工农业的快速发展使得我国重金属污染日益严重，而量子点作为一种新型荧光纳米材料，在荧光分析法的应用中越来越处于主体地位。为了实现量子点荧光分析方法在重金属离子检测中的应用，论文选择合适的配体作为稳定剂，采用水热合成方法制备出较高质量的水溶性CdTe量子点，并研究不同配体稳定剂包覆的CdTe量子点在重金属离子检测中的应用。 在CdTe量子点的水热合成研究中，分别选择巯基丙酸(MPA)和巯基乙胺(CA)为稳定剂，在高温条件下制备水溶性CdTe量子点;研究加热时间和反应前驱体溶液的pH值这两个合成条件对所制得的CdTe量子点光学性质的影响。结果表明:加热时间为50～100 min时，CdTe量子点的荧光发射峰波长在510～661 nm范围内连续可调;并且CdTe量子点的光学性质强烈地依赖于反应前躯体溶液的pH值，制备巯基丙酸包覆的CdTe量子点(MPA-CdTe)最佳反应前驱体溶液的pH值为9，而制备巯基乙胺包覆的CdTe量子点(CA-CdTe)最佳反应前躯体溶液的pH值为5。制得的CdTe量子点经透射电子显微镜和X射线衍射仪表征分析，结果表明:所制得的CdTe量子点粒径一致性较好，形状接近于球形，并且巯基配体通过与CdTe量子点表面Cd原子的配位作用，成功包覆在CdTe量子点的表面。与100℃以内加热回流控制量子点生长的水相合成方法相比，水热合成方法在水热合成反应釜中以高温水热环境促进量子点生长，具有操作简单、反应时间短、CdTe量子点生长速度较快等优点，100 min就可增长到3.5nm，并且所制得的CdTe量子点荧光强度高、荧光量子产率也较高，最高可达44.6％。 利用所合成的MPA-CdTe量子点和CA-CdTe量子点分别研究它们对不同金属离子的荧光响应情况，发现Ag+和Cu2+对量子点的荧光具有较强的猝灭作用，而其它金属离子对这两种量子点的荧光影响较小。因此基于荧光猝灭现象，选用粒径大小为3 nm的MPA-CdTe量子点和粒径大小为3.27 nm和3.60 nm的CA-CdTe量子点分别实现对金属Ag+和Cu2+的定量分析与检测，并根据Stern-Volmer荧光猝灭方程分别阐述了量子点荧光猝灭的原因。结果表明:用粒径大小为3nm的MPA-CdTe量子点检测Ag+，荧光猝灭程度(F0-F)与Ag+浓度在4×10-7～32×10-7 mol·L-1范围内具有较好的线性关系，线性相关系数为0.9978，检出限为4.11×10-8 mol·L-1，并且Ag+对MPA-CdTe量子点的荧光猝灭过程为动态和静态的联合猝灭;通过与火焰原子吸收光谱法和伏安法对Ag+进行检测的实验结果对比分析表明，用MPA-CdTe量子点检测Ag+具有较低的检测限，说明用MPA-CdTe量子点可应用于实际水样中Ag+的检测分析;分别用粒径大小为3.27nm和3.60 nm的CA-CdTe量子点检测Cu2+，荧光强度F0/F与Cu2+浓度之间具有非常好的线性关系，线性范围分别为4×10-6～44×10-6 mol·L-1和1.6×10-6～40×10-6 mol· L-1，检出限分别为8.3×10-7 mol·L-1和5.08×10-7 mol·L-1，均低于国家饮用水质标准(GB5749-85)规定的铜的标准限值1 mg/L（1.56×10-5 mol/L），说明CA-CdTe量子点能够应用于实际水样中Cu2+的检测分析;根据Stern-Volmer荧光猝灭方程可知，Cu2+对CA-CdTe量子点的荧光猝灭过程仅为静态猝灭，并且量子点粒径大小的不同不会改变Cu2+对CA-CdTe量子点的荧光猝灭机理。采用量子点荧光分析方法检测重金属离子，方法简便、快速、选择性好、灵敏度较高，可用于响应线性范围内重金属离子的定量分析与选择性检测。