发光碳量子点的光谱特性及其荧光探针的分析应用

摘要

新型碳纳米材料-发光碳量子点(Carbon dots，CDs)具有荧光信号稳定、无光闪烁、激发波长和发射波长可调控等独特的光学性质，以及生物毒性小和生物相容性好等优势，逐渐成为碳纳米材料的研究热点。本学位论文用微波法合成了具有优良光学特性的CDs，并展开以下研究。
　　 (1)探讨了表面活性剂、氧化剂、还原剂、离子、酸、碱、温度、时间等因素对CDs荧光性质的影响，不仅获得上述因素影响CDs荧光信号和波长的规律，而且发现CDs荧光信号对体系pH值和某些离子有灵敏的响应，有望开发新的pH传感器和离子探针用于pH值和离子的测定。这些研究结果为CDs的深入研究与应用奠定了实验基础。
　　 (2)基于CDs表面的-COOH和F配体之间竞争交换反应而形成Zr(F)2EDTA，以及该探针“开”与“关”时荧光信号的变化(△F)与F-在1.0×10-10-1.0×10-8mol mL-1范围的线性关系，设计了一种测定F-含量的开关式探针Zr(CDs-COO)2EDTA。该探针可用于牙膏和水样中F-含量的快速检测，结果与离子色谱法相吻合，体现了其灵敏、准确、选择性好、简便、无污染的优势。同时探讨了该开关式荧光探针测定F-的机理，为新型开关式探针的开发与应用提供理论依据。
　　 (3)研究发现赖氨酸(Lysine，Lys)可以增强牛血清白蛋白(Bovine serum albumin，BSA)修饰的CDs的荧光强度，而Cu2＋与CDs-BSA-Lys的反应导致体系的荧光强度剧烈猝灭，据此首次开发了高灵敏(检出限为5.8×10-13 mol mL-1)的测定Cu2＋含量的CDs-BSA-Lys荧光探针。该探针与等离子体质谱(Inductively coupled plasma-massspectroscopy，ICP-MS)测定头发和自来水的结果无显著差异，显示其灵敏、准确、选择性好等分析特性。同时探讨了CDs-BSA-Lys荧光探针测定Cu2＋的反应机理，推动了CDs分析应用方法学的研究进展。