基于量子点的双发射二氧化硅纳米微球的制备及其分析应用研究

摘要

半导体量子点，又称半导体纳米晶，因其具有优秀的光学性质，在分析检测方面受到越来越多的关注。相比于有机染料，量子点具有亮度高、耐光性强、发射光谱窄、尺寸可调等优点。近年来，量子点作为荧光探针被广泛应用于金属离子、有机小分子、气体、蛋白质和DNA等的检测。相比于单发射波长的荧光量子点，比率荧光探针因其具有更高的灵敏度，能够进行自我矫正以及可视化检测受到了更大的关注。为了提高量子点荧光比率探针在金属离子检测方面的选择性以及在生物样品方面的可视化检测能力，本论文设计合成了两种双发射纳米粒子作为荧光比率探针。主要工作如下：
　　（1）结合“turn-on”模型和“离子印迹”技术，我们设计合成了双发射的量子点杂化纳米粒子，并将它用于水中Cd2+的荧光比率检测。我们通过将绿色荧光的CdSe量子点共价偶联到包埋红光CdTe量子点的硅球表面，合成了比率探针。接着，我们利用EDTA对CdSe量子点表面进行化学刻蚀，CdSe的绿色荧光随之猝灭，同时在CdSe表面产生Cd2+的特异性识别位点。当加入Cd2+后，Cd2+对CdSe表面进行修复，绿色荧光逐渐恢复，而红色荧光保持不变，随着Cd2+离子浓度的增加，我们就可以明显观察到探针溶液发生了从红色到绿色的颜色变化。在最优实验条件下，该比率探针检测Cd2+的检测限达25nM（S/N=3），线性范围为0.1到9μM。因此，该比率荧光探针提供了一种灵敏度和选择性很高的Cd2+离子检测方法。
　　（2）构建强大的荧光强度比例和颜色可调的双/多发射荧光纳米粒子作为高选择性的荧光比率探针具有重要意义。我们通过将绿色量子点原位生长到包埋红色量子点二氧化硅纳米颗粒的表面，将两种不同尺寸的CdTe量子点在空间上分开，组装合成了一种新型的二氧化硅包覆的双发射杂化纳米粒子CdTe@SiO2@CdTe@SiO2。只要简单地控制反应时的回流时间或者改变量子点的前驱体的浓度，我们就可以控制改变该纳米粒子的荧光强度的比值和荧光颜色。相比于之前报道的CdTe@SiO2@CdTe纳米颗粒，我们合成的CdTe@SiO2@CdTe@SiO2纳米粒子表现出更强的光稳定性、化学稳定性以及生物相容性。最后，我们证明了该双发射荧光二氧化硅杂化粒子可以通过荧光能量转移机制，来精确地检测金纳米颗粒浓度。

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第一章 前言

1.1 量子点概述

1.2 量子点的合成方法

1.3 量子点表面的功能化修饰

1.4 量子点在分析检测中的应用

1.5 课题研究目的与内容

第二章 试剂、仪器及测试方法

2.1 实验试剂

2.2 实验仪器

2.3 测试方法

第三章 基于离子印迹的量子点比率荧光探针制备及其用于Cd2+检测

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 用于比率传感的双发射CdTe@SiO2@CdTe@SiO2杂化纳米粒子的控制合成

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

作者简历

致谢