CdTe纳米晶与苯丙氨酸作用机理的研究

论文摘要

纳米晶,是一种由Ⅱ、Ⅵ族和Ⅲ、Ⅴ族元素组成,能够接受激发光产生荧光的半导体纳米颗粒。由于纳米晶具有尺寸效应,激发波长范围宽,且连续分布,所发射的荧光光谱峰狭窄而对称,不同纳米晶发射光谱不出现交叠,荧光强度高等独特的光学特性,使纳米晶成为一种理想的荧光探针应用于分子生物学和生物工程学的超灵敏、多色和多组分检测,在实现活体内或活细胞生理条件下对多细胞和细胞内多种分子编码标记后同时进行多组分、多色彩的实时动态研究等领域,将有广阔的应用前景。本论文以苯丙氨酸和CdTe为研究对象,通过光谱分析和结构解析等手段,探讨二者之间的相互作用机理及其影响因素,这对进一步研究纳米晶与生物大分子的偶合机制,拓宽和加深纳米晶在免疫检测等生物医学领域的应用有着重要的指导意义。主要研究内容及结果如下:1.以巯基乙酸为稳定剂在水溶液中合成了具有较高荧光强度的CdTe纳米晶,测试结果显示,所合成的纳米晶粒径均一、尺寸分布窄。2. CdTe纳米晶可以和苯丙氨酸偶联,但反应条件对偶合物的荧光强度影响很大。实验结果表明:CdTe纳米晶与Phe偶联,在回流时间为30min时,生成的偶合物荧光强度最强;中性反应介质中,所得的偶合物荧光强度高于酸性和碱性介质;反应体系中Phe过量时,有利于增强CdTe-Phe偶合物的荧光强度;反之,CdTe过量时,生成的偶合物荧光强度普遍较低,反应物最佳摩尔比例为CdTe/Phe=1/2。3.苯丙氨酸、苯胺、丙氨酸分别与CdTe作用后,其偶合物的荧光强度均增加,其中苯胺与CdTe纳米晶偶合物的荧光强度最大,苯丙氨酸次之,丙氨酸最小;但低温放置一段时间后,苯胺与CdTe纳米晶偶合物的荧光强度自然衰减速度最快,幅度亦最大,而苯丙氨酸衰减缓慢且幅度较小。由此得出,分子中活性基团的吸电子和供电子特性、苯环的共轭结构对偶合物的荧光强度影响很大,而氨基和羧基的共同作用及分子间氢键的形成对偶合物的稳定性影响较大。4.通过红外光谱和荧光光谱的对比分析,初步阐明了苯丙氨酸与CdTe的作用机理。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 纳米材料的概念及发展历史
• 1.2 半导体纳米晶
• 1.2.1 半导体纳米晶的概念及结构
• 1.2.2 半导体纳米晶的特性
• 1.2.2.1 量子尺寸效应
• 1.2.2.2 小尺寸效应
• 1.2.2.3 表面效应
• 1.2.2.4 宏观量子隧道效应
• 1.2.2.5 介电限域效应
• 1.3 半导体纳米晶的荧光特性
• 1.3.1 光致发光机理
• 1.3.2 半导体纳米晶发光性能的改善
• 1.3.2.1 用表面活性剂钝化纳米晶表面
• 1.3.2.2 制成核/壳纳米结构提高纳米晶的荧光量子产率
• 1.4 半导体纳米晶的制备方法
• 1.4.1 沉淀法
• 1.4.1.1 共沉淀法
• 1.4.1.2 均相沉淀法
• 1.4.2 水热法（高温水解法）
• 1.4.3 溶胶－凝胶法（胶体化学法）
• 1.4.4 金属有机化学法
• 1.4.5 水相法
• 1.4.5.1 巯基水相法
• 1.4.5.2 羧基水相法
• 1.5 Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶的合成方法的研究进展
• 1.5.1 有机体系中的合成
• 1.5.1.1 有机金属法
• 1.5.1.2 绿色有机化学法
• 1.5.2 水溶性半导体纳米晶的合成
• 1.5.2.1 使有机体系中制备的纳米晶表面功能化
• 1.5.2.2 直接在水溶液中制备半导体纳米晶
• 1.6 半导体纳米晶在生物医学分析方面的应用
• 1.6.1 荧光探针技术
• 1.6.2 半导体纳米晶作为荧光探针的优点
• 1.6.3 纳米晶作为荧光探针在生物医学方面的应用实例
• 1.7 本论文的立题意义
• 第二章 CdTe 纳米晶与苯丙氨酸之间作用机理的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂及仪器
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.2.1 CdTe 纳米晶的制备
• 2.2.2.2 CdTe-Phe、CdTe- Aniline、CdTe-Alanine 偶合物的制备
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 CdTe 与苯丙氨酸偶合作用的表征
• 2.3.2 反应条件对CdTe-Phe 偶合物光致发光效应的影响
• 2.3.2.1 回流时间的影响
• 2.3.2.2 pH 值的影响
• 2.3.2.3 CdTe/Phe 摩尔比例的影响
• 2.3.3 CdTe 与苯胺的偶合作用
• 2.3.4 CdTe 与丙氨酸的偶合作用
• 2.3.5 CdTe 与苯丙氨酸、苯胺、丙氨酸偶合作用的比较
• 2.3.5.1 CdTe- Aniline、CdTe-Phe 偶合物荧光强度比较
• 2.3.5.2 CdTe- Aniline、CdTe-Phe 偶合物稳定性比较
• 2.3.5.3 苯环的共轭结构对偶合物荧光强度的影响
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学校期间公开发表论文及著作情况