纳米纸质传感器对环境中氟离子的可视化检测

摘要

氟离子的检测在近几十年来受到极大的关注。快速现场检测水中氟离子对坏境检测和环境保护来说仍然是一个挑战。　　在本论文中，经过表面功能化修饰的发光的氧化石墨烯和银纳米颗粒由于苯基硼酸和二醇之间可以形成硼酸酯键而连接在一起。我们利用二者间的共振能量转移作用设计了一个新的用可视化试纸检测氟离子的分析方法。发光的氧化石墨烯的荧光被连接在其上的银纳米颗粒猝灭。在氟离子的作用下，硼酸酯键被破坏，转化为三氟硼酸盐，银纳米颗粒与发光的氧化石墨烯断开，从而引起发光的氧化石墨烯的荧光恢复。实验结果表明在氟离子的浓度为0.05-0.55 nmol/L的范围内，荧光强度的恢复与氟离子的浓度呈线性关系。通过计算，氟离子的检测极限为9.07pmol/L。　　利用这一原理，成功的制备了一种可视化检测氟离子的纸质传感器。这一纸质传感器可以快速灵敏的检测氟离子，并且具有快速，简单，有效和低成本等优点，通过肉眼可以看到纸质传感器检测氟离子的检测极限为0.1umol/L。

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第一章 绪论

1．1 引言

1．2 氟离子的检测方法

1．2．1 氟离子选择电极法

1．2．2 离子色谱法

1．2．3 比色法

1．2．4 荧光传感器法

1．3 石墨烯与氧化石墨烯

1．3．1 石墨烯

1．3．2 氧化石墨烯

1．3．3 氧化石墨烯的结构特征

1．3．4 氧化石墨烯的制备方法

1．4 发光的氧化石墨烯的研究背景

1．5 银纳米粒子

1．6 可视化试纸检测氟离子的研究背景

1．7 本论文的研究思路以及主要研究内容

第二章 实验原理

2．1 荧光分析法的基本原理

2．2 荧光检测的机理

2．2．1 荧光共振能量转移

2．2．2 PET

2．2．3 荧光材料

2．3 发光的氧化石墨烯的发光原理

2．4 荧光传感器的设计原理

第三章 实验部分

3．1 实验材料和仪器

3．1．1 实验原料和试剂

3．1．2 实验仪器和设备

3．2 发光的氧化石墨烯的制备与表征

3．2．1 氧化石墨烯的制备

3．2．2 发光氧化石墨烯的制备

3．2．3 发光氧化石墨烯的表征方法

3．3 柠檬酸稳定的银纳米颗粒的制备

3．3．1 柠檬酸稳定的银纳米颗粒的制备方法

3．3．2 银纳米颗粒的表征方法

3．4 纳米荧光探针的构建

3．4．1 发光氧化石墨烯的表面功能化修饰

3．4．2 银纳米粒子的表面功能化修饰

3．4．3 纳米荧光探针的制备

3．4．4 纳米荧光探针的表征方法

3．5 荧光法检测F-离子

3．5．1 用纳米荧光探针检测F-离子

3．5．2 选择性实验

3．5．3 表征方法

3．6 用荧光纸质传感器检测F-离子

第四章 结果与讨论

4．1 发光氧化石墨烯的表征

4．1．1 甘氨酸修饰前后氧化石墨烯吸收光谱变化

4．1．2 甘氨酸修饰前后氧化石墨烯荧光的变化

4．1．3 甘氨酸修饰的发光氧化石墨烯的红外光谱

4．2 银纳米颗粒和合成与表面功能化修饰

4．2．1 银纳米颗粒的合成与表征

4．2．2 银纳米颗粒的表面功能化修饰与表征

4．3 发光的氧化石墨烯的表面功能化修饰与表征

4．3．1 发光的氧化石墨烯的紫外吸收光谱表征

4．3．2 发光的氧化石墨烯的荧光光谱表征

4．4 GO-diol-MPBA-AgNPs纳米荧光探针的组装与表征

4．4．1 共振能量转移原理

4．4．2 GO-diol-MPBA-AgNPs纳米荧光探针的组装与表征

4．5 GO-diol-MPBA-AgNPs纳米荧光探针检测氟离子

4．5．1 纳米荧光探针检测氟离子

4．5．2 选择性实验

4．6 检测氟离子的纸质传感器的构建

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况