基于化学调控量子点表面结构的Turn-on型荧光探针的设计与分析应用

论文摘要

本论文提出了基于化学试剂修饰的量子点（Quantum Dots, QDs）对特定分析物具有选择性灵敏响应的turn-on型荧光探针的设计策略,并将其用于环境水样中的微量镉和人尿液中抗坏血酸（Ascorbic acid,ASA）的快速测定。主要做了以下几方面的工作:首先系统总结了QDs的基本性质、制备方法、表征方法,并对QDs作为荧光探针的分析应用进行了综述。同时,提出了本文研究的目标、意义和方法。第二章基于镉离子对二乙基二硫代氨基甲酸钠（DDTC）修饰的碲化镉量子点（CdTe-Ac-Cys QDs）荧光的恢复作用,发展了一种用于选择性测定镉离子的Turn-On型荧光探针。DDTC对CdTe-Ac-Cys QDs的荧光有一定的猝灭作用,镉离子的加入可使DDTC猝灭的量子点的荧光产生有效的恢复。实验结果表明,镉离子可以调制DDTC对CdTe-Ac-Cys QDs猝灭行为,在Tris-HCl缓冲溶液（pH=9.1）水相介质中,荧光恢复值（△F）与镉离子浓度成良好的线性关系,回归方程△F = 29.56 c（Cd） + 15.06,相关系数（r）为0.9951,检出限0.03μmol/L,线性范围为0.06 1.4μmol/L。本方法用于灵江、灵湖和自来水水样中微量镉的测定,RSD=0.32% - 0.33%。第三章提出了以磺基水杨酸（Ssal）作为谷胱甘肽（GSH）包覆的CdTe量子点（CdTe-GSH QDs）表面修饰剂,通过镉离子调制Ssal对CdTe-GSH QDs荧光的猝灭作用,设计了用于镉离子测定的“关-开”型荧光探针。实验结果表明,在60.0μmol/L的Ssal存在和pH为9.1的溶液介质中,所建立的方法的检出限为0.16μmol/L,线性方程为:ΔF = 2.79 + 10.46 c（Cd）,相关系数（r）为0.9936,线性范围为0.3 8.0μmol/L。对1.0μmol/L的Cd2+测定11次,RSD为2.3%。将本方法应用于四种加标水样中镉离子的测定,回收率在97%-102%。第四章以高锰酸钾作为GSH包覆的CdSe量子点（CdSe-GSH QDs）的荧光猝灭剂,ASA作为目标分析物,提出了一种以简单氧化还原反应调制CdSe-GSH QDs荧光猝灭的turn-on型荧光探针策略。因此,发展了一种快速、灵敏的选择性测定ASA的turn-on型荧光探针新方法。实验结果表明,ASA在0.12 7.50μmol/L的浓度范围内,与KMnO4修饰的CdSe-GSH QDs荧光恢复值成良好的线性关系,方法的检出限0.06μmol/L,相关系数（r）0.9963。本方法应用于人尿样中ASA的测定,RSD在0.44-0.54%之间,平均加标回收率98-106%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 符号说明
• 第一章 文献综述
• 1.1 量子点概述
• 1.1.1 量子点的基本概念
• 1.1.2 QDs 的性质
• 1.1.2.1 QDs 的基本性质
• 1.1.2.2 QDs 的发光机理及荧光特性
• 1.1.2.2.1 QDs 的发光机理
• 1.1.2.2.2 QDs 的荧光特性
• 1.2 QDS 的制备
• 1.2.1 金属有机合成法
• 1.2.2 水相合成法
• 1.2.2.1 传统水相合成法
• 1.2.2.2 水热合成法
• 1.2.2.3 微波加热合成法
• 1.2.3 合金QDs 的合成
• 1.3 QDS 的表征
• 1.3.1 量子产率的计算
• 1.3.2 紫外-可见吸收光谱
• 1.3.3 X 射线衍射谱
• 1.3.4 荧光光谱
• 1.3.5 透射电镜
• 1.4 量子点基于荧光探针的应用及前景
• 1.4.1 概述
• 1.4.2 QDs 基于荧光探针的应用
• 1.4.2.1 金属离子的测定
• 1.4.2.2 阴离子的测定
• 1.4.2.3 有机分子的测定
• 1.4.2.4 无机分子的测定
• 1.4.3 QDs 的前景展望
• 1.5 本论文选题依据及创新点
• 第二章 基于DDTC修饰的碲化镉量子点TURN-ON型荧光探针测定水样中的微量镉
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要仪器与试剂
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 CdTe-Ac-Cys QDs 的制备与表征
• 2.3.2 Turn-On 型荧光探针的设计原理
• 2+恢复时间的确定'>2.3.3 DDTC 猝灭时间及Cd²⁺恢复时间的确定
• 2.3.4 pH 值对Cd（Ⅱ）恢复DDTC 修饰的CdTe- Ac-Cys QDs 荧光的影响
• 2.3.5 DDTC 用量的选择
• 2.3.6 DDTC 对CdTe-Ac-Cys QDs 荧光的猝灭规律
• 2+对DDTC 修饰的CdTe- Ac-Cys QDs 荧光的恢复'>2.3.7 Cd²⁺对DDTC 修饰的CdTe- Ac-Cys QDs 荧光的恢复
• 2.3.8 DDTC 修饰CdTe- Ac-Cys QDs QDs 对金属离子的选择性及共存离子干扰
• 2.3.9 标准曲线与检出限
• 2.3.10 水样中微量镉的测定
• 2.4 结束语
• 第三章 基于磺基水杨酸修饰的碲化镉量子点TURN-ON型镉离子荧光传感器的设计与应用
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要仪器与试剂
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 CdTe-GSH QDs 的制备及其光谱性质
• 3.3.2 Turn-On 型荧光传感器的设计
• 3.3.3 反应时间的影响
• 3.3.4 pH 值对Ssal 修饰CdTe-GSH QDs 荧光恢复的影响
• 3.3.5 Ssal 对CdTe-GSH QDs 荧光的猝灭规律
• 3.3.6 Ssal 浓度对CdTe-GSH QDs 荧光恢复的影响
• 2+对Ssal 修饰的CdTe-GSH QDs 荧光的恢复趋势'>3.3.7 Cd²⁺对Ssal 修饰的CdTe-GSH QDs 荧光的恢复趋势
• 3.3.8 Ssal 修饰的CdTe-GSH QDs 对金属离子的选择性及共存离子干扰
• 3.3.9 标准曲线与检出限
• 3.3.10 水样中微量镉的测定
• 3.4 结束语
• 第四章 高锰酸钾修饰的硒化镉量子点TURN-ON型荧光探针法测定尿样中的抗坏血酸
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要仪器与试剂
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 CdSe-GSH QDs 的合成与表征
• 4.3.2 Turn-On 型荧光探针的设计原理
• 4.3.3 pH 值的影响
• 4对CdSe-GSH QDs 荧光的猝灭规律'>4.3.4 KMn0₄对CdSe-GSH QDs 荧光的猝灭规律
• 4用量的选择'>4.3.5 KMn0₄用量的选择
• 4.3.6 不同还原剂对量子点荧光强度的恢复
• 4.3.7 ASA 浓度对荧光恢复值的影响
• 4.3.8 共存物质的干扰
• 4.3.9 标准曲线与检出限
• 4.3.10 样品测定
• 4.3.10.1 精密度实验
• 4.3.10.2 回收率实验
• 4.4 结束语
• 第五章 总结与展望
• 5.1 实验小结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文