基于蛋白质碳源的碳量子点的制备及其荧光传感的应用研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:janebudian
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2004年碳量子点第一次被研究人员发现以来,由于碳量子点具有优良的物化性质,例如良好的水溶性、优越的光学性能,结构可调节性,耐光漂白和低生物毒性等,广泛的应用于分析化学、生物化学、医学和环境监测等多个领域。本论文选用富含蛋白质物质为碳源,经一步水热合成法获得多个碳量子点,并基于碳量子点的荧光性质,设计出分别用于检测Hg2+、环丙沙星、Fe3+的荧光传感平台,并研究其作用机制。本文主要研究内容如下:1、以含有丰富的蛋白质及脂肪、碳水化合物的猪肉为碳源和氮源,经一步水热法合成氮掺杂碳量子点(N-CQDs)。基于Hg2+能够使高荧光发射的氮掺杂碳量子点产生荧光猝灭的现象,建立了一种可快速检测Hg2+的方法。对制得的氮掺杂碳量子点进行透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、FT-IR光谱等一系列表征,结果表明该量子点的表面含有大量的亲水性基团(羟基、羧基等),表明具有良好的水溶性,粒径尺寸为3.5 nm左右,实验研究中对影响检测结果的因素进行了优化,在Hg2+浓度为1-10μM内,荧光强度与Hg2+浓度呈线性良好关系(R2=0.999),检出限为0.5μM。将该方法用于真实样品中Hg2+的检测,回收率为88.82%-93.89%,相对标准偏差为0.86%-1.1%。2、以富含多种氨基酸的豆奶为碳源和氮源通过一步水热合成法制备高荧光发射的氮掺杂碳量子点(N-CQDs),建立了一种对环丙沙星(CIP)具有灵敏度、选择性的荧光检测分析方法。X射线光电子能谱(XPS)、FT-IR光谱对碳量子点的表面化学组分进行了表征,发现碳量子的表面覆盖有-COOH、-NH2、-OH等基团;透射电镜(TEM)的结构表征结果表明,碳量子点的平均粒径均匀,平均为3 nm左右;荧光光谱分析表明,碳量子点的具有优良的光学性质,量子产率为29.85%;在最佳实验研究条件下,对环丙沙星进行荧光增敏实验,发现在环丙沙星浓度0.1-10.0μg mL-1范围内呈良好线性关系。线性回归方程为y=70.001 x+225.64,R2=0.9990,检出限为0.09μg mL-1,在对真实样品鸡蛋的加标回收检测中,该方法具有良好的重现性、稳定性,回收率在87.76%-97.63%。3、以豆奶为碳源和氮源,通过一步水热合成法合成氮掺杂碳量子点(N-CQDs),量子产率为29.8%,后β-环糊精作为修饰剂,通过化学反应将β-CD包裹在碳量子点的表面,制得β-环糊精修饰的碳量子点(β-CD-N-CQDs),量子产率为38.2%。通过透射电镜图(TEM)可看出修饰后的碳量子点(β-CD-N-CQDs)的粒径尺寸(9 nm)较未修饰的碳量子点(N-CQDs)的粒径尺寸(3 nm)明显的增加。X射线光电子能谱(XPS)的表征说明修饰后的碳量子点含有丰富的C、N、O元素,含有大量的氨基、羟基、羧基等结构。荧光光谱显示β-CD-N-CQDs的最大激发波长为380 nm,且β-CD-N-CQDs的荧光具有明显的激发依耐性,发射光波长随着激发光波长的增大而红移。实验研究,在最佳的实验条件下,Fe3+浓度在0.5-10μM范围内,与β-CD-N-CQDs荧光探针的荧光强度具有良好的线性关系,检出限为0.1μM,在对真实水样的加标回收实验中,回收率为90.27%-95.68%。
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