碳点嫁接海藻酸钙复合结构的制备及其对Cu2+的检测

基于铜离子与碳点的荧光猝灭作用,建立了用碳点作为荧光探针来检测铜离子的新方法。该方法将碳点还原后再嫁接于海藻酸钙,从而得到一种新型的含还原碳点的海藻酸钙薄膜荧光探针。用荧光分光光度计和紫外-可见分光光度计对探针的荧光特性以及探针与金属离子的相互作用进行了研究。研究结果表明：改性后的荧光探针具有很高的荧光强度,因此可以根据探针荧光强度的变化实现对铜离子的检测,并通过乙二胺四乙酸二钠（EDTA）的作用实现对铜离子的重复检测。铜离子浓度在5×10^-6~100×10^-6 mol·L^-1范围内与该荧光探针的荧光猝灭强度呈良好的线性关系。该方法不仅可以对铜离子检测,更实现了对碳点的固载,该技术有望实现荧光探针的回收再利用。     

氮掺杂碳量子点的合成及作为荧光探针对Hg~(2+)的检测

与传统量子点相比,碳量子点作为一种新型的荧光碳纳米材料,由于其良好的生物相容性、易于表面功能化、低毒性等优点受到了广泛关注。采用柠檬酸为碳源,氨水为氮源,热解法制备出水溶性好的氮掺杂碳量子点(NCDs)。透射电镜(TEM)观察NCDs的粒径在3nm左右;X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外光谱(FIIR)证明NCDs的表面被羧基、氨基、羟基、羰基等官能团功能化,说明NCDs有很好的水溶性。研究还发现Hg~(2+)对NCDs的荧光有良好的猝灭作用,可作为荧光探针检测水中Hg~(2+)含量。在PBS缓冲液中(0.1mol·L~(-1) pH 7.0),NCDs的荧光猝灭率(F/F0)与汞离子浓度在0.001~0.1μmol·L~(-1)之间存在良好的线性关系,检出限为2.1nmol·L~(-1)。该方法灵敏度高、选择性好、方法简便,可应用于Hg~(2+)快速、灵敏的检测。     

基于双发射碳点的荧光探针构建及对水中铜离子的检测

为克服测试时环境变化对荧光检测的影响,我们设计合成了比率型荧光探针,利用双波长的荧光发射来有效消除背景干扰。本文以邻苯二胺、四硼酸钠和1-甲基-3-烯丙基咪唑溴盐为反应前体,利用一步水热法合成了基于碳点双发射的荧光探针L-CDs,并实现了对铜离子(Cu2+)的双信号响应。L-CDs表现出荧光双发射现象,当激发波长为380 nm时,呈现出440 nm和570 nm的双发射峰。Cu²⁺可使探针在440 nm处的荧光发射强度减弱,同时570 nm的荧光发射峰增强。Cu²⁺浓度在0.04～0.244 mmol/L范围内时,与荧光比率信号(F570/F440)表现出良好的线性相关,检出限(LOD)为0.6μmol/L。所构建的荧光探针可用于实际水样中Cu²⁺的检测,回收率为99.4%～101.8%。     

微波法制备掺氮碳点及其用作探针检测铁离子

为了研究氮掺杂对纳米碳点荧光发射行为的影响和探索掺氮碳点的快速制备途径,以2-氨基对苯二甲酸为前驱体,与不同的修饰剂一起溶解于去离子水中,经微波辐射3 min,一步法合成了新型掺氮碳点。实验结果表明:制备的掺氮碳点水溶性好,发蓝色荧光,且发射行为不依赖于激发波长;颗粒近似为球形,尺寸5～8 nm,晶面间距为0.23 nm,接近石墨碳(100)面晶格结构;Fe~(3+)通过与掺氮碳点表面含氧基团的络合配位,可有效地猝灭其荧光,Fe~(3+)浓度在5～60μmol·L~(-1)的范围内与相对荧光强度呈现良好的线性关系,检出限约为1.01μmol·L~(-1),可以作为检测Fe~(3+)浓度的荧光探针。     

碳点/海藻酸复合荧光纤维的制备及应用

以超支化聚乙烯亚胺和柠檬酸为原料,采用水热合成法制备了荧光碳点,探究了碳点的荧光性能和对四环素和Fe³⁺的传感特性。通过PEI表面氨基修饰,在EDC/NHS催化作用下通过羧胺缩合接枝到海藻酸纤维表面,得到了具有蓝色荧光的碳点/海藻酸复合荧光纤维。通过扫描电镜、共聚焦荧光显微镜和万能拉伸仪表征了纤维的微观形貌、荧光特性和机械性能,探究了纤维的荧光稳定性和传感性能。     

壳聚糖碳点的水热法制备及其对金属离子的选择性研究

以壳聚糖为碳源通过水热法合成碳点,对影响碳点荧光强度的水热温度、水热时间和壳聚糖质量分数进行考察。通过紫外分光光度计、荧光分光光度计、原子力显微、Fourier红外光谱仪、X-ray光电子能谱、X射线衍射仪对壳聚糖碳点的光学性质、化学结构、晶体结构、形貌结构等进行表征分析。结果表明,在水热温度200℃、水热时间9 h、壳聚糖质量分数2%的条件下制备得到的壳聚糖碳点量子产率为32.86%。碳点呈现出主要尺寸为3～10 nm的球形颗粒状,且在波长335 nm激发下,发射峰位于410 nm(蓝)。对金属离子的选择性研究分析表明,Fe~(3+)对碳点溶液的荧光猝灭效应最显著,说明碳点对Fe~(3+)具有较好敏感性和高选择性,且荧光猝灭效率对Fe~(3+)浓度在0～100μmol/L范围内呈现线性响应,因此有望将碳点作为荧光探针应用于Fe~(3+)的检测表征。     

用于快速检测铅离子的新型双发射碳点比率荧光探针

碳量子点(CQDs),一类具有显著荧光性能的零维碳纳米材料,是近年来生物传感应用研究的热点材料。铅在化妆品、工业污染等环境的来源众多,吸入或误食吸附在颗粒物上的铅都会造成铅中毒,从而引发各种疾病,因此快速检测Pb²⁺含量在临床医学应用中极其重要。基于CQDs的荧光特性,提出了一种新型蓝、红双发射比率荧光探针用于快速检测Pb²⁺含量,采用透射电子显微镜、荧光光谱等多种手段对探针的形态结构与性质进行表征、检测和分析,对Pb²⁺响应探针的光学特性以及应用可行性等进行了深入研究。双发射碳点通过与自身的对比标定,有效避免外界环境的干扰,从而提高对被测物浓度的检测效果和灵敏度。该探针采用水相合成,步骤简单可重复性高,且能够在短短几秒内对Pb²⁺实现快速响应,检测过程无需借助大型仪器,仅在紫外灯辅助下便可裸眼观测到比率探针荧光从蓝色到红色的变化,可用于即时检测。在符合目前医学应用的Pb²⁺浓度范围0～0.5 mg·L^-1内,两种荧光基团之间的荧光强度比I_BCD...     

基于明胶制备碳量子点及其光学性能的研究

通过水热法采用热解明胶制备出有蓝色荧光的碳量子点,并通过单因素优化实验对制备碳量子点的温度、时间进行优化以选择出制备碳量子点的最佳条件,结果表明在水热反应温度为200 ℃,反应时间为6 h时制备的碳量子点的荧光性能最强。同时,利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、Ｘ射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV)及荧光光谱(PL)等手段对最佳条件下制备的碳量子点进行测试与表征,结果表明,该方法制备的碳量子点量子产率为39.4%,与不掺杂的碳量子点相比其量子产率相对较高,这可能是因为有N元素的存在使得量子产率有所提高;所制备的碳量子点不仅具有丰富的含氧官能团而且抗光漂白性能良好,形态主要是均匀分散的球形,没有明显的晶格条纹,这与相关文献报道的碳量子点的形态相一致,其在250～300 nm有较弱的吸收,但无明显的特征吸收峰,这可能是由于C=O基团的n-π*跃迁引起的;此外,还讨论了氙灯照射时间、pH、碳量子点浓度、不同类型溶剂及离子强度等因素对碳量子点荧光性能的影响,研究结果表明,氙灯照射时间及离子强度对碳量子点荧光性能几乎无影响,在过酸或过碱的条件下其荧光强度相对较弱,原因可能是在过酸或过碱的条件下发生质子化或非质子化的作用导致其荧光强度减弱;且碳量子点溶液随着其浓度的增加,荧光强度先增加后减小;而对于溶剂类型而言,其在极性溶剂中的荧光强度大于其在非极性溶剂中的荧光强度,说明该方法制备的碳量子点具有良好的水溶性。     

一种新型荧光探针的合成及其对Cu~(2+)的选择性识别

设计并合成能用于识别铜离子的荧光探针N′-(喹啉-2-亚甲基)-7-二乙胺基-3-甲酰肼-香豆素(FKBA),通过质谱、红外光谱、元素分析、~1 H NMR、~(13) C NMR等方法对该荧光探针FKBA进行表征;采用荧光光谱法和紫外-可见光谱法对FKBA与金属离子的相互作用进行了研究。结果表明FKBA对Cu~(2+)有良好的选择性和灵敏度。向含有FKBA的溶液中加入Cu~(2+),其吸收峰发生红移,且强度增大。而向该溶液中,加入Al ~(3+),Ag~+,Ba~(2+),Cd~(2+),Ca~(2+),Co~(3+),Fe~(3+),Cr~(3+),Hg~(2+),Mg~(2+),K~+,Mn~(2+),Ni ~(2+),Na~+,Zn~(2+)和Pb~(2+)等其他16种金属离子时,FKBA的紫外吸收仅发生细微的变化。FKBA作为化学传感器对Cu~(2+)的选择性是通过与一系列与环保和生物功能相关的金属离子相互作用得到验证。FKBA中加入Cu~(2+)时,FKBA的荧光强度明显猝灭,其他16种金属离子对FKBA的荧光强度几乎没有影响。不同的金属离子分别与Cu~(2+)共存时FKBA的荧光光谱猝灭程度相同,说明FKBA具有良好的抗干扰能力。向FKBA中加入EDTA,FKBA的荧光强度得到恢复。FKBA中加入Cu~(2+),溶液颜色变成棕色,加入EDTA后又恢复到初始颜色。说明FKBA的荧光减弱不是Cu~(2+)催化FKBA分解而是FKBA与Cu~(2+)络合。在酸性环境中,FKBA的希夫碱结构不稳定,部分FKBA分解成其他的荧光物质。据IUPAC(cDL=3Sb/m)测得检测限为0.13μmol·L~(-1)。对实际样品中的Cu~(2+)浓度进行分析,表明FKBA可作为荧光传感器用于实际样品的Cu~(2+)检测。     

水热法制备的荧光碳量子点

以葡萄糖为碳源,通过水热法制备了碳量子点,并通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和傅里叶红外光谱（FTIR）等方法对样品的结构、形貌和光学性能进行表征。结果显示：以葡萄糖为碳源制备的碳量子点近似球形,大小均匀,分散性良好,无团聚现象。其发射波长依赖于激发波长,在紫外灯下发出明亮的绿光。     

生物质碳量子点的绿色制备及对Cu2+的检测

向日葵作为我国主要的油料作物之一,其秸秆是天然的纤维素材料,具有绿色无毒,成本低廉的优势,是制备生物质碳量子点的理想材料之一。近年来,由于含铜农药和化学肥料的不规范使用,大量含铜污染物被排放导致农田土壤和水环境中的铜含量远高于环境背景值。因此,迫切需要开发出一种选择性好、灵敏性强且对环境友好的Cu²⁺检测方法。碳量子点(CDs)是一种粒径小于10 nm的准球形荧光碳纳米材料,因其表面含有丰富的极性官能团,具有良好的水溶性而被广泛研究。与传统的半导体量子点(CdSe, CdTe)相比,CDs具有合成原料广泛、生物相容性好等优点。主要应用于生物成像、光催化、光电转化以及传感检测等领域。然而目前用于碳化合成CDs的前驱体大多为昂贵的化学品,且合成过程复杂污染环境,限制了CDs的大规模生产与应用。开发出一种生态友好,简单、廉价的CDs合成方法是很有意义的。本研究以废弃的向日葵秸秆为碳源,采用简便的水热法合成生物质碳量子点(S-CDs)作为荧光探针,用于检测识别Cu²⁺。通过对S-CDs的一系列光学性质分析与表征,鉴定出其表面官能团主要包括O—H, N...     

基于磺胺掺杂氮硫的碳点制备及对Hg2+的光化学识别

为提高碳点对汞离子光化学识别的选择性及检测方法的可行性,以柠檬酸和磺胺为原材料采用热解法制备一种新型氮、硫共掺杂碳点（NS-CDs）。用红外光谱仪、紫外-可见光吸收光谱仪、透射电镜、元素分析仪和荧光光谱仪等对其结构和光学性能进行表征。结果表明：该量子点水溶性和分散性高,平均粒径4.78 nm左右,具有类石墨结构;其在3 446和3 261 cm-1处存在N-C和O-H键振动吸收峰;2 966和2 923 cm-1处为C-H键振动吸收带;1 630和1 570 cm-1处吸收峰归属于苯环骨架C═C双键振动;1 388 cm-1处为-CH₃剪式振动峰;1 268,1 192,1 146及1 071 cm-1处的振动吸收峰表明存在为C-N,C-S,C-O,C-O-C及-SO-₃键,912 cm-1处为环氧基的特征吸收峰,739 cm-1处吸收带归属于N-H键变形振动,可见,该碳点不仅含有苯环骨架结构,还有N和S等元素参与的成键结构存在。其在21.4°处出现一个明显且宽的(002)晶面衍射特征峰,晶格间距为0.41 nm,稍大于石墨晶格间距（0.34 nm）。NS-CDs的C,N,S和O元素含量分别为68.72%,7.37%,6.24%及17.67%,与红外分析结果吻合。NS-CDs在309 nm处有一个由C═C键的π→π*电子跃迁产生的较强吸收峰,且在可见光区域内有一个很长的拖尾;同时在335 nm处出现了一个由C═O键的n→π*电子跃迁而产生的吸收肩峰。当激发波长小于390 nm时,NS-CDs原液荧光发射峰值随激发波长增大而逐渐增大,且在390 nm时,荧光强度最强;大于390 nm时,随激发波长增大而逐渐减弱。同时发现随激发波长增加,发射峰逐渐红移。当NS-CDs溶液逐渐稀释时,其最佳激发峰也由390 nm蓝移至360 nm;当pH值＜11.0时,NS-CDs的荧光强度变化很小,在pH值为7.0时荧光峰最强;在pH＞12.0时,荧光强度急剧下降,故选用PBS缓冲溶液（pH 7）进行金属离子检测实验。在16种金属离子中只有Hg2+对NS-CDs荧光强度具有极其显著的影响,使碳点荧光完全猝灭,基于NS-CDs对Hg2+具有高选择性及Hg2+对NS-CDs强荧光猝灭作用,建立了其对Hg2+的荧光化学识别方法。该识别方法的线性方程为y=5.559 02x-13.860 39,其线性范围为1×10-3~1×10-9 mol·L-1,R2为0.9947,检出限为7.11×10-3 nmol·L-1,相对标准偏差小于2.5%,对实际样品检测精度和回收率高,可用于实际水样中Hg2+的检测,在生物和环境分析领域具有良好的应用前景。     

Fe_3O_4@SiO_2@CdTe磁性荧光复合微球的制备与表征

采用水热合成法和Stber法制备了氨基功能化SiO2包覆的Fe3O4磁性纳米微球Fe3O4@SiO2-NH2,它与巯基乙酸修饰的CdTe量子点通过酰胺缩合反应,将量子点键合到磁性微球上,制备出单分散性的Fe3O4@SiO2@CdTe磁性荧光双功能微球.用透射电子显微镜、X-射线衍射仪、荧光分光光度计、振动样品磁强计表征了该纳米复合微球的结构和性能.结果表明:Fe3O4@SiO2@CdTe磁性荧光复合微球单分散性好,平均粒径为470nm,饱和磁化强度为37.9emu/g,具有良好的超顺磁性和较高的荧光发光效率.     

9,10-二苯基蒽衍生物的制备及对铜离子上、下转换检测研究

Cu2+是人体正常代谢所必需的微量元素之一,但是过量的Cu2+会造成代谢紊乱,进而诱发各种疾病。长期以来,铜材料的过度使用和后处理不当导致生活环境中的Cu2+浓度超标,成为重金属污染物之一,因此生活环境中Cu2+含量的检测成为人们关注的热点。基于荧光探针的荧光光谱法由于选择性好、灵敏度高等优点被广泛应用于离子检测领域。利用荧光探针分子与待检测离子可发生选择性的弱相互作用,研究者们探索并设计了诸多可用于Cu2+检测的荧光探针。然而普通的荧光探针由于灵敏度较差或选择性不理想等问题缺乏实际应用价值。设计并合成了一种新的化学型荧光探针分子9,10-二(3’-羟基-4’-亚甲胺氨基硫脲苯基)蒽（b-HTPA）。该探针分子通过与Cu2+的络合作用,改变自身的电子排布结构,使得其荧光性能发生显著变化,由此对Cu2+产生灵敏的响应。通过上、下转换荧光光谱来研究b-HTPA对Cu2+检测的各项性能,并结合拟合计算得出最终结果。选择性研究结果表明,相比其他13种金属阳离子,Cu2+对b-HTPA荧光猝灭效果最为显著,空白探针分子荧光与加入Cu2+后的荧光强度比可达150∶1。灵敏性研究结果表明,b-HTPA对Cu2+的最低检测限为2.78×10-7 mol·L-1,远低于中国卫生部《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）,表现出良好的荧光响应灵敏性和理想的最低检测限。响应时间测试结果表明,b-HTPA与Cu2+在0~2 min时间范围内反应速率最大,并在约10 min后反应完全,说明b-HTPA在对Cu2+检测中可以短时间产生响应,降低实际应用中的检测时间和周期。还使用八乙基卟啉钯（PdOEP）作为光敏剂,以b-HTPA为湮灭剂,利用上转换荧光光谱对b-HTPA/PdOEP/Cu2+体系的灵敏性和检测限进行测试研究。结果表明,探针的上转换荧光强度随着Cu2+浓度的增加而降低,具有良好的响应性,通过拟合计算,得出b-HTPA对Cu2+的检测限为3.78×10-6 mol·L-1,低于《生活饮用水卫生标准》规定的检测下限。设计合成的新型荧光探针分子9,10-二(3-羟基-4-亚甲胺氨基硫脲苯基)蒽对Cu2+具有高选择性、高灵敏度和理想的检测限,且响应速度快,展现了上转换发光在检测领域具有应用潜力。     

基于FRET机理的荧光探针的合成及其对汞离子的识别

基于FRET机理设计合成了一个包含罗丹明6G及香豆素的汞离子荧光探针Rh-6G-coumarin(RC),研究了它的光谱性能及对汞离子的识别作用。在V(C₂H₅OH)∶V(H₂O)=9∶1溶液中加入汞离子后,575 nm处荧光强度迅速增大,荧光由蓝色变为明亮的红色,同时溶液的颜色由黄色变为红色。溶液中其他金属离子,如Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺和Cr³⁺对汞离子的荧光识别没有太大影响。该探针可在较宽的pH ( 4~10)范围内识别汞离子。光谱滴定实验表明,汞离子与RC以2∶1的计量比形成了配合物。     

新型汞离子CQDs-CuNCs比率荧光探针的构建及在螃蟹中的应用

汞是一种典型的低剂量高毒性物质,广泛存在于环境和水体中,可通过食物链传递并累积,从而对人体造成危害。因此,准确快速的监测食品中汞离子（Hg2+）含量对于保障食品安全具有重要意义。目前,常用的Hg2+检测方法包括液相色谱-原子荧光光谱法（LC-AFS）、电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）、电化学法和荧光分析法。比率型荧光探针具有双发射荧光特性,其中内置校准功能可降低因探针浓度和各种环境因素产生的检测误差,可以有效的克服单发射荧光探针的不足。本研究提出了基于碳量子点（CQDs）和铜纳米簇（CuNCs）的新型比率型荧光探针用于螃蟹中Hg2+的快速检测。主要研究内容和结果如下：（1）CQDs-CuNCs复合体系的制备。以蔗糖为碳源,聚乙二醇为钝化剂,通过微波介导法合成CQDs;以抗坏血酸为还原剂和稳定剂通过水热法合成CuNCs,后通过自组装制成CQDs-CuNCs复合体系。（2）CQDs-CuNCs复合体系的表征。利用高倍透射电子显微镜（HRTEM）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、荧光光谱（FL）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对CQDs-CuNCs复合体系表征,结果显示,该研究成功合成了具有双发射特性的CQDs-CuNCs比率型荧光探针。（3）CQDs-CuNCs复合体系的稳定性测试。将CQDs-CuNCs比率型探针与传统的单通道CuNCs探针的稳定性进行对比。结果表明,当探针浓度漂移和测量温度波动时,CQDs-CuNCs比率型探针比单发射的CuNCs抗干扰能力更强,稳定性更高。（4）CQDs-CuNCs复合体系对Hg2+的检测。当Hg2+存在时,复合体系中的CuNCs发生团聚,而CQDs基本不受影响,导致443 nm处的CuNCs荧光猝灭而545 nm处的CQDs荧光强度几乎不变。依据荧光强度的比值（I_{443 nm}/I_{545 nm}）与Hg2+浓度的关系实现定量检测。在对标准Hg2+检测时,CQDs-CuNCs复合体系的I_{443 nm}/I_{545 nm}和单发射CuNCs的猝灭率与Hg2+浓度（0.1～12 μmol·L-1）均呈现良好的线性关系,相关系数分别达到0.994 7和0.991 6,检测限（3σ/S）分别为2.83和3.62 nmol·L-1。在螃蟹样品检测中,CQDs-CuNCs比率型探针和单发射的CuNCs得到回收率分别为102.5%~105.4%和104.2%~112.5%,说明CQDs-CuNCs复合体系比单发射CuNCs对Hg2+具有更高的灵敏性和稳定性。以上结果表明,本研究所构建的CQDs-CuNCs比率型荧光探针能够用于食品中Hg2+的快速、准确检测。     

巯基化、钠化和酸化膨润土对Cu2+，Pb2+和Zn2+的吸附性能研究

基于改性膨润土可能存在的优异吸附能力,利用傅里叶变换红外光谱仪和场发射扫描电镜研究分析了巯基化、钠化及酸化三种改性膨润土对Cu2+,Pb2+和Zn2+的等温吸附与竞争吸附实验结果。研究结果表明,在单一重金属离子的等温吸附环境下,巯基化膨润土对Cu2+,Pb2+和Zn2+的吸附能力明显优于其他两种材料,且对Pb2+具有一定的吸附选择性,吸附率达到近100%;在竞争吸附环境下,三种改性膨润土对Cu2+,Pb2+和Zn2+的吸附率都有所下降,但巯基化膨润土仍旧能够保持较好的吸附能力,较其他膨润土的吸附率大约高出10%～40%;三种重金属离子的吸附量均表现为Cu2+＞Pb2+＞Zn2+,这与三种重金属离子的竞争能力、化学亲和力等大小有关;膨润土的巯基改性,步骤简单且吸附重金属的效果好,对膨润土改性及其应用具有重要意义。     

Cr3+/Tm3+/Ho3+共掺氟磷酸盐玻璃的制备及性能表征

制备了不同 Al(PO₃)₃含量的掺铥系列氟磷酸盐玻璃,研究了其结构、热稳定性和光谱性质. 研究了不同摩尔百分数 Al(PO₃)₃掺杂下 Cr³⁺/Tm³⁺/Ho³⁺共掺氟磷酸盐玻璃在 2.0μm 处的发光特性. 并且用Judd-Ofelt理论计算了强度参量,并由此计算了激发能级的自发辐射跃迁速率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参量. 结果表明,随着 Tm³⁺浓度增加,2.0μm 处发光的强度逐渐增强. 证明了Tm³⁺(³F₄) →Ho³⁺(⁵I₇)能量转移是非常有效的,并与掺杂浓度有关. 关键词： 氟磷酸盐玻璃 能量传递 荧光光谱 吸收光谱