基于半导体CdTe量子点的HOCH及Pb2+传感器研究

摘要

本论文水相合成了高质量的CdTe量子点，以此为基础，分别进行了基于荧光共振能量转移原理的甲醛气体传感器研究和电化学Pb2+检测的研究。
　　 在甲醛的气体传感器研究中，首先用聚阳离子电解质聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)及羧甲基纤维素钠(CMC)，组成PDDA/CMC/PDDA基底。将表面电荷为负电的L-半胱氨酸修饰的CdTe量子点，与带正电荷的聚电解质PDDA交替沉积在石英板上，在此基础上再铺一层牛血清蛋白(BSA)，形成L-半胱氨酸-CdTe/PDDA聚电解质多层膜(QDMF)，利用甲醛对L-半胱氨酸-CdTe量子点的猝灭作用，自组装成了一种能够直接检测气态甲醛分子的新型L-半胱氨酸-CdTe荧光量子点/聚电解质多层膜荧光传感器。以荧光分光光度计(FS)，紫外分光光度计(UV)，红外分光光度计(IR)，原子力显微镜(AFM)等测试手段对所得的L-半胱氨酸-CdTe量子点，以及聚电解质多层膜(QDMF)进行了表征，并对自组装膜的组装条件进行了讨论优化。结果表明，在最佳条件下，在10-236ppb的浓度范围内，甲醛的浓度与L-半胱氨酸-CdTe多层膜的荧光强度变化成线性关系。
　　 在Pb2+的电化学检测研究中，利用层层自组装形成金电极/L-半胱氨酸/QDs的传感器，其目的是增大检测电信号。利用无机铅离子在电化学氧化还原反应中存在的特征峰，范围在-0.2V-0.0V来进行Pb2+的特征检测。通过不同浓度无机铅离子特征峰表现出的信号的强弱绘制标准曲线，从而实现对水体中无机铅离子浓度的测定。实验中通过制备巯基丙酸修饰的碲化镉量子点与金电极组装成量子点电化学传感器，采用电化学工作站进行检测。实验结果表明，利用量子点电化学传感器对无机铅离子进行检测，使电信号强度显著增加，检测的灵敏性得到了显著提高，线性范围明显增大。结果表明，利用量子点电化学传感器来检测水体中的无机铅离子，工艺简单易操作，检测灵敏度高，线性范围宽，可实现环境检测的需要。
　　 综上，研究表明CdTe量子点可用于甲醛及Pb2+的检测，具有一定的科学前景及相应的用途。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 量子点综述

1．2 量子点的应用特性

1．2．1 量子点的物理制备方法

1．2．2 量子点的化学制备方法

1．2．3 量子点的应用

1．2．5 蛋白质的偶联与定量

1．2．6 半导体纳米粒子编码微球

1．2．7 量子点作为光电材料的应用

1．3 量子点纳米薄膜的制备方法及其应用

1．3．1 量子点纳米薄膜的制备

1．4 静电层层自组装的影响应用

1．4．1 盐离子对静电层层自组装的影响

1．4．2 pH对静电层层自组装的影响

1．4．3 其他因素对静电层层自组装的影响

1．5 L-半胱氨酸与BSA的相互作用

1．6 甲醛的研究现状及意义

1．6．1 甲醛的危害

1．6．2 常见的甲醛检测方法

1．6．3 甲醛的检测研究现状

1．6．4 本论文的甲醛检测研究

1．7 铅离子检测的现状和意义

1．7．1 铅离子检测现状

1．7．2 铅离子检测意义

1．7．3 铅离子不同检测方法

第二章 基于CdTe量子点的甲醛光学传感器的制备及检测

2．1 实验试剂及仪器

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．1．3 实验表征方法

2．2 实验方法

2．2．1 水相L-半胱氨酸修饰的CdTe量子点的制备

2．2．2 CdTe量子点／聚电解质多层膜的制备

2．2．3 CdTe量子点／聚电解质多层膜对甲醛的检测

2．3 结果与讨论

2．3．1 L-半胱氨酸修饰的CdTe量子点的表征

2．3．2 量子点多层膜的AFM表征

2．3．3 量子点多层膜的质影响因素

2．3．4 量子点多层膜传感系对甲醛检测

2．3．5 聚电解质多层膜对甲醛的淬灭机制讨论

2．4 小结

第三章 铅离子的电化学检测

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．3 实验操作

3．3．1 实验用液及其配制

3．3．2 巯基丙酸修饰量子点的制备

3．3．3 金电极的预处理

3．3．4 巯基丙酸包被的碲化镉量子点在金电极上的固定

3．3．5 电化学实验过程步骤

3．4 结果与讨论

3．4．1 反应釜制备CdTe量子点谱图表征

3．4．2 加热回流制备CdTe量子点的谱图表征

3．4．3 巯基丙酸修饰的量子点的红外表征

3．4．4 不同浓度铅离子的检测

3．5 小结

第四章 结论

参考文献

研究生期间发表论文情况

致谢