基于硅量子点的荧光传感器对有害物检测的研究

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随着公众健康意识的不断提高,对食品等的安全性要求也越来越高。为满足对食品内残留有害物的精确、快速检测,需要开发研究新的检测技术。在此背景下,纳米传感器检测技术的研究正受到广泛关注。论文针对饮用水等中存在的几种常见有害物(次氯酸盐、对苯二酚和双氧水)的检测,通过理论分析和试验研究,基于硅量子点纳米敏感材料和新型传感技术,制备了具有优异光学性能的荧光硅量子点,并设计了简便快捷、高灵敏性和高选择性的检测方法。主要内容如下:1.引入N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-乙二胺)和邻苯二酚作为初始反应物,通过简单的水热法合成具有优异性能的硅量子点(SiQD)。用透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱来表征量子点的形态和结构。由于SiQD(供体)到银纳米粒子(受体)的表面能量转移(SPEET),银纳米粒子可以猝灭SiQD的荧光。在加入次氯酸盐(ClO-)后,ClO-能够蚀刻银纳米粒子,从而释放出SiQD并恢复SiQD的荧光。该传感系统具有许多优点,例如较宽的线性检测范围,较高的灵敏度和优异的选择性。在最优条件下,对ClO-检测的的线性范围为0.1μM-100.0μM,检测极限为0.08μM。2.通过简单的水热法制备邻苯二酚(CC)稳定的硅量子点(C-SiQDs),同时使用C-SiQDs作为催化剂和荧光指示剂,成功开发了一种新型纳米传感平台,可选择性地检测对苯二酚(p-DHB)。在检测p-DHB的过程中,C-SiQDs可以催化p-DHB氧化形成苯醌(BQ)。BQ的形成导致溶液颜色从浅黄色变为深棕色而且BQ能有效地淬灭C-SiQDs的荧光。对于干扰物CC,由于其对量子点表面的CC空间位阻效应很大,因此不能接触C-SiQD表面,从而限制了CC的氧化和BQ的产生,导致所得到的C-SiQD没有对CC响应。同时,开发的纳米传感器还可以避免各种其他可能的干扰。在最优条件下,对p-DHB的检测线性范围为0.01μM-50.0μM,检测极限为4.0 nM。该基于C-SiQDs的双信号传感器可适用于高选择性和灵敏的的检测各种水样中痕量p-DHB。3.通过(N-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]-乙二胺)(DAMO)和邻苯二酚水热反应合成了具有良好荧光稳定性、水溶性和生物相容性的硅量子点(SiQDs)。在加入过氧化氢(H2O2)后,SiQDs的荧光由于电子转移被迅速的淬灭。该方法能高选择性和高灵敏度的检测H2O2。在最优条件下,获得了对H2O2的线性检测范围为0.5μM-100.0μM,检测极限为0.2μM。该方法成功应用于自来水和湖水中检测H2O2
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