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随着现代工业的日益发展,重金属污染成为了全球持续关注的话题。重金属离子(Hg2+、Pb2+、Cu2+、Ba2+等)通过食物链甚至空气使其累积在人类和其他生物体内,因此精确检测其含量有着重要意义。荧光共振能量转移法(FRET)因其灵敏度高和选择性好,已经广泛应用于金属离子的检测。传统FRET的能量供体,如有机荧光染料、半导体碳量子点等,其背景荧光强和Stokes位移小,导致了检测生物和复杂体系时灵敏度降低。稀土上转换发光纳米材料(RE-UCNPs)由于其生物体毒性低、背景荧光弱、灵敏度高、光穿透能力强、Stokes位移大、化学稳定性高、光稳定性好等优点,成为了新一代能量供体。罗丹明B及其衍生物具有良好的光稳定性和光物理性质,如高摩尔吸光系数和荧光量子产率等,可作为FRET体系中的能量受体。因此,本文拟采用稀土上转换纳米材料,与罗丹明衍生物类结合,构建荧光探针。通过考察探针上转换光谱和紫外可见光谱的变化,实现对金属离子Hg2+和Pb2+的检测。此外,该探针在使用980 nm激光仪作为激发光源时,能削弱样品的自身荧光和散射光,有望应用于生物和复杂体系中Hg2+和Pb2+的检测。本文主要研究内容有:(1)采用热分解法制备了NaYF4:Yb3+,Er3+上转换纳米颗粒(UCNPs),X-射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外(FT-IR)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)及上转换荧光(UPL)等对UCNPs进行了结构、形貌及光性能表征。XRD、TEM和SEM表明UCNPs为六方相且结晶度高、分散性较好、粒径均一,约为50 nm。FT-IR显示其表面吸附了一定量的油酸(OA),纳米颗粒具有亲油性。在980 nm近红外光激发下,UCNPs的环己烷溶液发出明亮的绿光。(2)将罗丹明B衍生物RHO连接到SiO2包覆后的上转换纳米颗粒表面,得到UCNPs@mSiO2-RHO复合材料。在980 nm激光仪的激发下,UCNPs、UCNPs@mSiO2、UCNPs@mSiO2-RHO都存在Er3+的发射特征波峰,分别为545 nm的绿光、660 nm的红光以及490 nm的蓝光。改性、连接RHO使得UCNPs的荧光强度逐渐降低,但未改变UCNPs内部晶体结构。(3)在980 nm激光仪的激发下,络合物RHO-Hg2+在593 nm处发出微弱的荧光。Hg2+离子浓度为0100μM时,绿红光相对荧光强度与其有着良好的线性关系。Hg2+离子浓度为080μM时,550 nm处探针的吸光度与其呈现出正比线性关系,且检出限为8.7328μM。干扰离子对探针上转换发光强度影响不大,表明该探针对Hg2+离子有着很好的选择性。(4)成功合成UCNPs@mSiO2-RBH纳米颗粒,并应用于Pb2+离子检测。在980 nm激光仪的激发下,络合物RBH-Pb2+在593 nm处发出微弱的荧光。Pb2+离子浓度为0100μM时,绿光荧光强度与离子浓度保持着良好的线性关系,560nm处的吸收强度与离子浓度也呈现出较好的正比线性关系,且检出限为4.0951μM。Hg2+和Cu2+对探针上转换发光强度影响较大,表明该探针对Pb2+离子选择性一般,可改变能量受体进一步提高探针对其选择性。