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甲醛是一种常见的室内污染物，当人长期处在高于限定浓度甲醛的环境中，容易诱发呼吸道疾病、白血病、心脏疾病和癌症等多种疾病。因此，室内空气中甲醛污染监测技术一直引起人们高度关注，开发简单、灵敏和快速的甲醛检测方法具有重要意义。传统检测甲醛的方法(如紫外-可见分光光度法、高效液相色谱法和质谱法等)都存在操作复杂、仪器昂贵等缺点。荧光探针法由于操作简便、灵敏度高、分析速度快等优点而被发展成一种重要的检测方法。目前已开发了许多用于检测甲醛的荧光探针，但其中大部分荧光探针是基于荧光染料开发的，其仍存在制备过程复杂、毒性大等缺点。相比而言，量子点(QD)具有制备方法简单、荧光强度高、光稳定性好和生物毒性低等优势，是作为荧光探针的优质荧光材料。因此，本文设计合成了一种硅量子点(Si QDs)，并以此作为选择性识别甲醛的荧光探针，通过掺入碳点(CDs)获得检测灵敏度高、稳定性好的碳/硅复合量子点(CDs@Si QDs)；基于在复合量子点与甲醛混合溶液中加入金纳米粒子(AuNP)，导致共振瑞利散射强度和溶液颜色显著变化，分别构建共振瑞利散射法和可视化检测甲醛，实现对甲醛的快速检测。具体研究内容和主要结果如下：
(1)以3-脲丙基三乙氧基硅烷和柠檬酸三钠为原料，通过一步水热法合成水溶性荧光SiQDs，基于甲醛可以猝灭SiQDs的荧光，将其作为甲醛荧光探针，并应用于室内空气中甲醛的检测。通过单因素实验选择最佳检测条件：SiQDs浓度15mg·L-1，Tris-HCl缓冲溶液浓度10mM，缓冲溶液pH=6.0。研究结果表明，SiQDs的荧光强度随甲醛浓度的增高而降低，检测的线性范围为0.05～0.80mg·L-1(R2=0.9989)，检出限为0.045mg·L-1。将此荧光探针用于室内空气中甲醛的检测，检测结果与酚试剂分光光度法检测结果无显著性差异，样品的加标回收率在87.47%～130.18%之间，相对标准偏差RSD≤9.47%(n=5)。该方法操作简单，灵敏高，且不受丙酮、乙醛等相似物质的干扰，在室内空气中甲醛检测方面具有较高的潜在应用价值。
(2)通过在制备SiQDs的过程中掺入CDs以获得碳/硅复合量子点(CDs@Si QDs)，将CDs@SiQDs作为甲醛检测的荧光探针，建立了测定甲醛的荧光光谱法，并将其应用于室内空气中甲醛的检测。在40mg·L-1CDs@SiQDs溶液、20mMTris-HCl缓冲溶液(pH=6.0)体系中加入不同质量浓度的甲醛溶液，以350nm为激发波长，测定442nm处的荧光强度F。结果表明，F0/F(F0为不加甲醛时体系的荧光强度)与甲醛在一定浓度范围内呈线性关系，线性范围为0.02～0.60mg·L-1(R2=0.992)，检出限为0.018mg·L-1。将CDs@SiQDs作为荧光探针用于室内空气中甲醛的检测，检测结果与酚试剂分光光度法检测结果无显著性差异，样品的加标回收率在92.06%～114.10%之间，相对标准偏差RSD≤9.63%(n=5)。该方法操作简单，灵敏高，且不受相似物质和室内空气中常见VOCs的干扰，在室内空气中甲醛检测方面具有很好的应用前景。
(3)基于在CDs@SiQDs与甲醛混合溶液中加入AuNP，导致共振瑞利散射强度的变化，利用共振瑞利散射法实现对甲醛的灵敏快速检测。通过对制备的CDs@SiQDs和AuNP进行相应表征，分析其检测机理。结果表明，CDs@SiQDs能诱导AuNP聚集，甲醛存在时可占据CDs@SiQDs与AuNP作用的位点，导致AuNP的聚集程度减弱，从而导致共振瑞利散射强度降低。通过单因素实验对CDs@SiQDs和AuNP的添加量、pH值、反应时间以及试剂加入顺序进行了优化。在优化条件下，将此体系用于甲醛含量的测定，结果表明，体系的共振瑞利散射强度随甲醛浓度的增高而降低，检测的线性范围为0.1～8.0mg·L-1(R2=0.9984)，检出限为0.04mg·L-1。该方法操作简单，灵敏度高，检测快速，且不受离子和空气中常见VOCs的干扰，在室内空气中甲醛的快速检测方面具有很好的应用前景。
(4)基于在CDs@SiQDs与甲醛混合溶液中加入AuNP，导致溶液颜色发生显著变化，利用CDs@SiQDs和AuNP对甲醛进行可视化检测。通过单因素实验对CDs@SiQDs和AuNP的添加量、试剂加入顺序进行了优化。在优化条件下，将此体系用于甲醛的可视化测定。结果表明，实验可以根据溶液颜色的不同判断出该溶液中甲醛浓度，甲醛浓度从0到10.0mg·L-1，溶液颜色分别呈现出从蓝色到紫色再到红色的变化。该方法简单快速，在甲醛的可视化检测方面具有较高的潜在应用价值。
(1)以3-脲丙基三乙氧基硅烷和柠檬酸三钠为原料，通过一步水热法合成水溶性荧光SiQDs，基于甲醛可以猝灭SiQDs的荧光，将其作为甲醛荧光探针，并应用于室内空气中甲醛的检测。通过单因素实验选择最佳检测条件：SiQDs浓度15mg·L-1，Tris-HCl缓冲溶液浓度10mM，缓冲溶液pH=6.0。研究结果表明，SiQDs的荧光强度随甲醛浓度的增高而降低，检测的线性范围为0.05～0.80mg·L-1(R2=0.9989)，检出限为0.045mg·L-1。将此荧光探针用于室内空气中甲醛的检测，检测结果与酚试剂分光光度法检测结果无显著性差异，样品的加标回收率在87.47%～130.18%之间，相对标准偏差RSD≤9.47%(n=5)。该方法操作简单，灵敏高，且不受丙酮、乙醛等相似物质的干扰，在室内空气中甲醛检测方面具有较高的潜在应用价值。
(2)通过在制备SiQDs的过程中掺入CDs以获得碳/硅复合量子点(CDs@Si QDs)，将CDs@SiQDs作为甲醛检测的荧光探针，建立了测定甲醛的荧光光谱法，并将其应用于室内空气中甲醛的检测。在40mg·L-1CDs@SiQDs溶液、20mMTris-HCl缓冲溶液(pH=6.0)体系中加入不同质量浓度的甲醛溶液，以350nm为激发波长，测定442nm处的荧光强度F。结果表明，F0/F(F0为不加甲醛时体系的荧光强度)与甲醛在一定浓度范围内呈线性关系，线性范围为0.02～0.60mg·L-1(R2=0.992)，检出限为0.018mg·L-1。将CDs@SiQDs作为荧光探针用于室内空气中甲醛的检测，检测结果与酚试剂分光光度法检测结果无显著性差异，样品的加标回收率在92.06%～114.10%之间，相对标准偏差RSD≤9.63%(n=5)。该方法操作简单，灵敏高，且不受相似物质和室内空气中常见VOCs的干扰，在室内空气中甲醛检测方面具有很好的应用前景。
(3)基于在CDs@SiQDs与甲醛混合溶液中加入AuNP，导致共振瑞利散射强度的变化，利用共振瑞利散射法实现对甲醛的灵敏快速检测。通过对制备的CDs@SiQDs和AuNP进行相应表征，分析其检测机理。结果表明，CDs@SiQDs能诱导AuNP聚集，甲醛存在时可占据CDs@SiQDs与AuNP作用的位点，导致AuNP的聚集程度减弱，从而导致共振瑞利散射强度降低。通过单因素实验对CDs@SiQDs和AuNP的添加量、pH值、反应时间以及试剂加入顺序进行了优化。在优化条件下，将此体系用于甲醛含量的测定，结果表明，体系的共振瑞利散射强度随甲醛浓度的增高而降低，检测的线性范围为0.1～8.0mg·L-1(R2=0.9984)，检出限为0.04mg·L-1。该方法操作简单，灵敏度高，检测快速，且不受离子和空气中常见VOCs的干扰，在室内空气中甲醛的快速检测方面具有很好的应用前景。
(4)基于在CDs@SiQDs与甲醛混合溶液中加入AuNP，导致溶液颜色发生显著变化，利用CDs@SiQDs和AuNP对甲醛进行可视化检测。通过单因素实验对CDs@SiQDs和AuNP的添加量、试剂加入顺序进行了优化。在优化条件下，将此体系用于甲醛的可视化测定。结果表明，实验可以根据溶液颜色的不同判断出该溶液中甲醛浓度，甲醛浓度从0到10.0mg·L-1，溶液颜色分别呈现出从蓝色到紫色再到红色的变化。该方法简单快速，在甲醛的可视化检测方面具有较高的潜在应用价值。