基于氮硫掺杂的石墨烯量子点电化学发光传感器的构建及检测铜离子的研究

石墨烯量子点(GQDs)作为一种新型的纳米材料,由于其低毒性、易于表面功能化等优点而受到广泛关注.该文通过一步溶剂热法合成了氮硫共掺杂石墨烯量子点(N,S-GQDs),与未掺杂的GQDs相比,其电化学发光(ECL)信号得到极大增强.在外电压作用下,N,S-GQDs由基态跃迁到激发态,在返回基态的过程中释放出光能.加入C...     

微波一步法制备氮掺杂碳量子点及其对蛇莓中Cu2+的检测

以维生素C(Vc)为碳源,尿素为氮源,经微波一步法制备得到一种具有高荧光强度的氮掺杂碳量子点。所合成的氮掺杂碳量子点富含-OH、-NH_2和C=O等基团,平均粒径约为4.1 nm,在365 nm紫外光照射下发射出明亮的蓝色荧光。基于氮掺杂碳量子点能与铜离子相互作用进而建立一种快速检测Cu~(2+)的方法。当Cu~(2+)浓度在1～18μmol·L~(-1)之间,氮掺杂碳量子点的荧光猝灭强度(F/F_0)随Cu~(2+)浓度的增加而线性下降,检出限(S/N=3)达0.19μmol·L~(-1)。将该方法应用于蛇莓中痕量铜的荧光检测,加标回收率为100.3%～107.3%之间,RSD在0.23%～1.2%之间。     

基于Ag+修饰氮掺杂碳量子点用于组氨酸的荧光开启检测

以黑豆为碳材料,通过水热法合成了具有强荧光的氮掺杂碳量子点(N-CQDs),构建了Ag+修饰N-CQDs用于组氨酸的荧光开启检测.基于N-CQDs的荧光被Ag+猝灭,而组氨酸的加入可与Ag+结合将其脱离N-CQDs表面来恢复N-CQDs的荧光.这种构建对组氨酸的检测无毒、快速经济,且高于其他氨基酸的选择.测定的相对偏差...     

铜离子介导的石墨烯量子点荧光开-关高选择性检测谷胱甘肽

作为一种短肽,谷胱甘肽含有活性巯基,参与细胞内多种反应,因此,检测细胞中的谷胱甘肽具有重要意义。本研究合成了表面富含氨基的石墨烯量子点(GQDs),可与铜离子(Cu²⁺)发生配位反应,聚集诱导荧光猝灭;而Cu²⁺和谷胱甘肽具有更强的配位能力,促使Cu²⁺从GQDs上解离下来,进而导致GQDs荧光的恢复。在pH 6.8的BR缓冲溶液中,谷胱甘肽可在20 min内将Cu²⁺(250μmol/L)猝灭的GQDs (1μg/mL)的荧光恢复,且荧光信号的恢复程度与谷胱甘肽的浓度在20～500μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为3.4μmol/L。本方法利用Cu²⁺的开-关作用提高了选择性,可用于细胞裂解液中谷胱甘肽的检测。     

2-巯基苯并噻唑直接键合硅胶的制备及其对Cu(Ⅱ)的吸附性能研究

采用一种简单有效的方法合成了2-巯基苯并噻唑(MBT)直接键合硅胶.将键合硅胶用于水中Cu(Ⅱ)的吸附,考查了溶液pH值的影响.结果表明当pH为6时,键合硅胶的吸附量最大.通过分批实验,研究了278K、293K和308K 3个温度条件下的吸附平衡.应用Langmuir和Freundlich两个双参数等温线模型进行拟合,MATLAB软件的误差分析表明,Freundlich模型与实验数据更加吻合.计算得到吸附过程的热力学参数△G°、△H°和△S°的值分别为-21.90kJ/mol(293K)、14.57kJ/mol和124.61J/(mol·K).结果表明,键合硅胶对Cu(Ⅱ)的吸附是一个自发进行的吸热过程.     

水溶性氮掺杂石墨烯量子点的合成及其对Pb~(2+)的选择性识别研究

以氧化剥离碳纤维法制备的石墨烯量子点(GQDs)为原料,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为氮源和溶剂,采用溶剂热法,制备了氮掺杂的水溶性石墨烯量子点(N-GQDs)。当反应时间小于24h时,N-GQDs的氮掺杂量和发光量子效率随反应时间的延长而增大,同时其荧光颜色逐渐从黄色向绿、蓝转变。N-GQDs的发光量子效率最高可从GQDs的4.0%增加到30.1%。氮掺杂一方面增加了N-GQDs中C—N键含量,另一方面增强了N-GQDs的结构有序性,从而提高了其发光量子效率。作为荧光探针,N-GQDs对水溶液中的Pb~(2+)具有良好的识别作用。荧光滴定实验证明,在8.0×10-7 mol/L~1.5×10-4 mol/L的线性范围内,以NGQDs为荧光探针,可以有效测定水溶液中Pb~(2+)的浓度。与未掺杂的GQDs相比,氮掺杂显著提高了石墨烯量子点对Pb~(2+)的选择性。     

石墨烯量子点-金纳米簇比率荧光传感器用于海水pH检测

表层海洋pH正以约每年0.002的速度下降,这种变化将会对地球的化学循环和气候变化的物理化学参数产生潜在的影响。为了准确了解海洋的酸化程度,本文建立了一种快速准确检测海水pH的方法。采用柠檬酸热解法合成石墨烯量子点（GQDs）,以谷胱甘肽（GSH）为模板合成金纳米簇（GSH-AuNCs）,将GQDs和GSH-AuNCs结合制成GQDs-AuNCs比率荧光传感器,用于海水pH的检测。在酸性条件下,由于GSH-AuNCs表面的羧基发生质子化,GSH-AuNCs分子之间的静电斥力减弱因而发生聚集,荧光强度随之降低。在碱性条件下,GSH-AuNCs表面的羧基脱质子化,GSH-AuNCs分子之间的静电斥力增强,荧光强度也随之增强。在pH 2～11范围内,GQDs-AuNCs比率荧光探针的荧光强度比值(I₅₆₅/I₄₄₀)与pH之间呈线性相关。将该方法用于海水的pH检测,得到较好的实验结果。     

氮掺杂石墨烯量子点用于定量分析牛血清白蛋白的含量

合成了氮掺杂石墨烯量子点,并基于茜素红-氮掺杂石墨烯量子点之间的相互作用形成氢键复合物,茜素红可以对所合成的氮掺杂石墨烯量子点产生明显的荧光猝灭作用(荧光关),氮掺杂石墨烯量子点荧光强度的变化(F0/F)与茜素红浓度(2.78~23.59 nmol/L)具有良好的线性关系,检出限为1.24 nmol/L;继续向该溶液中加入牛血清白蛋白,会使原已发生荧光猝灭的氮掺杂石墨烯量子点溶液的荧光发射强度得以恢复(荧光开),且荧光发射强度的恢复与牛血清白蛋白浓度(0.1~0.375 g/L)之间具有良好的线性关系,检出限为0.011 g/L。此外,该"关-开"荧光检测体系被用来定量分析人尿液中的牛血清白蛋白含量,方法已用于实际尿液样品的定量分析。     

基于氮掺杂碳量子点荧光探针检测四环素

本文以淀粉为碳源,以L-酪氨酸为氮供体,通过一步水热法制备了氮掺杂碳量子点(N-CQDs).研究表明,N-CQDs表面富含氨基、羧基、羟基等官能团,说明具有很好的水溶性.还发现在pH=6.00的KH2 PO4-NaOH缓冲溶液中,四环素对N-CQDs有强荧光猝灭作用,且四环素浓度在1.6～16μmol·L-1范围和16...     

用3-巯基丙酸修饰的CdTe量子点作为荧光探针对镉离子的荧光光度测定

对水热合成CdTe量子点的方法加以改进,并合成了用3-巯基丙酸(MPA)修饰的CdTe量子点(MPA-CdTe QD′s)。该量子点具有荧光特性,激发、发射波长分别为320,558nm。试验了17种常见金属离子对此量子点荧光强度的影响,结果发现只有Cd(Ⅱ)离子对其荧光有增强作用;Hg(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ag(Ⅰ)则对其荧光有猝灭作用,加入适量抗坏血酸和碘化钾可消除这3种金属离子的荧光猝灭作用。试验在pH 6的缓冲介质中,以20μL MPA-CdTe QD′s作为荧光探针,加入不同浓度的Cd(Ⅱ)离子并在反应6min后,体系的荧光增强程度与Cd(Ⅱ)离子浓度在5.0×10-7~3.9×10-5 mol·L-1范围内呈线性关系,检出限(3s/k)为4.8×10-7 mol·L-1。     

量子点传感器测定水中微量银离子

选择铋试剂Ⅱ作为硫化镉(cds)量子点的修饰剂,合成了表面修饰的量子点,利用其有效官能团与银离子作用,导致修饰的量子点的荧光增强作用,建立了测定银离子的方法,开发了新型的银离子的传感器。结果表明,对水中银离子测定的线性范围为0.01~5.0μmol.L-1,相关系数为0.999 3,检测限达到1.6 nmol.L-1,对实际水样的分析获得了较满意的结果。     

Development of Novel Quantum Dots as Fluorescent Sensors for Application in Highly Sensitive Spectrofluorimetric Determination of Cu2+

Abstract

Quantum dots (QDs), semiconductor particles that have all three dimensions confined to the nanometer length scale are a good choice for the detection of heavy metals in aqueous media. In this study, novel CdSe/CdS QDs modified by mercaptoethanol were synthesized for Cu²⁺ detection, which shows high selectivity and sensitivity towards Cu²⁺ in the presence of other biological metallic ions. The detection mainly depends on the binding of Cu²⁺ onto the surface of QDs resulting in a chemical displacement of Cd²⁺. The subsequent formation of CuSe, and its application in hair and tea samples was also performed successfully.     

石墨烯量子点印迹传感器检测盐酸罗哌卡因

采用热聚合法合成石墨烯量子点,再将石墨烯量子点通过π-π作用吸附在聚邻氨基苯酚膜表面,基于石墨烯量子点表面电化学印迹,制备石墨烯量子点-分子印迹传感器检测盐酸罗哌卡因。同时采用原子力显微镜表征石墨烯量子点尺寸,示差脉冲伏安法研究印迹响应机理。安培I~t曲线法发现传感器对盐酸罗哌卡因的响应线性范围为2.0×10-6~6.1×10-4mol/L,检出限(S/N=3)为1.1×10-6mol/L,与未使用石墨烯量子点的分子印迹传感器对比,石墨烯量子点-分子印迹传感器的线性范围变宽,检出限降低,空白加标回收率为91.0%~101%。将传感器用于血浆样品中盐酸罗哌卡因的检测,测得其浓度为4.21×10-6mol/L,高效液相色谱法验证显示该方法的检测结果可靠,可用于临床样品的检测。     

三维氮掺杂石墨烯对水中铅和镉的吸附

采用多巴胺(DA)作为还原剂和功能化试剂,进行了氧化石墨烯的功能化,制备了三维结构的氮掺杂石墨烯材料(rGO-DA)。与还原性氧化石墨烯(rGO)对比,rGO-DA具有更大的吸附容量。rGO-DA对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附容量分别为91.4,43.5 mg/g。考察了吸附时间、pH值、初始浓度对Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附效果的影响。结果表明,rGO-DA对Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附达到平衡的时间为120 min,最佳pH值为5.0。在Pb~(2+)和Cd~(2+)初始浓度小于30μg/m L时,二者的吸附去除率分别为100%和87.7%。在吸附Pb~(2+),Cd~(2+)后,rGO-DA可轻松从水体中移除。用HCl脱附,循环使用3次后,rGO-DA对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附容量无明显变化,可再生并重复使用。     

A Single‐Wavelength‐Emitting Ratiometric Probe Based on Phototriggered Fluorescence Switching of Graphene Quantum Dots

Ratiometric fluorescent probes are of great importance in research, because a built‐in correction for environmental effects can be provided to reduce background interference. However, the traditional ratiometric fluorescent probes require two luminescent materials with different emission bands. Herein a novel ratiometric probe based on a single‐wavelength‐emitting material is reported. The probe works by regulating the luminescent property of graphene quantum dots with UV illumination as activator. The ratiometric sensor shows high sensitivity and specificity for iron ions. Moreover, the ratiometric sensor was successfully employed to monitor ferritin levels in Sprague Dawley rats with chemical‐induced acute liver damage. The proposed single‐wavelength ratiometric fluorescent probe may greatly broaden the applicability of ratiometric sensors in diagnostic devices, medical applications, and analytical chemistry.     

Fabrication of Orange Fluorescent Boron-Doped Graphene Quantum Dots for Al3+ Ion Detection

Aluminum is a kind of metal that we often encounter. It can also be absorbed by the human body invisibly and will affect our bodies to a certain extent, e.g., by causing symptoms associated with Alzheimer’s disease. Therefore, the detection of aluminum is particularly important. The methods to detect metal ions include precipitation methods and electrochemical methods, which are cumbersome and costly. Fluorescence detection is a fast and sensitive method with a low cost and non-toxicity. Traditional fluorescent nanomaterials have a high cost, high toxicity, and cause harm to the human body. Graphene quantum dots are a new type of fluorescent nanomaterials with a low cost and non-toxicity that can compensate for the defects of traditional fluorescent nanomaterials. In this paper, c-GQDs and o-GQDs with good performance were prepared by a bottom-up hydrothermal method using o-phenylenediamine as a precursor and citric acid or boric acid as modulators. They have very good optical properties: o-GQDs exhibit orange fluorescence under UV irradiation, while c-GQDs exhibits cyan fluorescence. Then, different metal ions were used for ion detection, and it was found that Al³⁺ had a good quenching effect on the fluorescence of the o-GQDs. The reason for this phenomenon may be related to the strong binding of Al³⁺ ions to the N and O functional groups of the o-GQDs and the rapid chelation kinetics. During the chelation process, the separation of o-GQDs’ photoexcited electron hole pairs leads to their rapid electron transfer to Al³⁺, in turn leading to the occurrence of a fluorescence-quenching phenomenon. In addition, there was a good linear relationship between the concentration of the Al³⁺ ions and the fluorescence intensity, and the correlation coefficient of the linear regression equation was 0.9937. This illustrates the potential for the wide application of GQDs in sensing systems, while also demonstrating that Al³⁺ sensors can be used to detect Al³⁺ ions.     

石墨烯量子点在储能器件中的应用

石墨烯量子点(GQDs)作为新型碳基材料,由于其纳米级小尺寸而具有比表面积大、导电性高、透明性好、荧光性能独特等优点,是一种极具潜力的储能器件电极材料。GQDs与金属化合物、碳材料等形成具有三维空间结构的复合材料,有利于电子扩散和离子传输,大幅度改善GQDs作为电极材料的实际应用性能。异原子掺杂型GQDs可提供较多活性位点,提高活性物质利用率。本文介绍了GQDs的合成策略,主要分为自上而下和自下而上法。不同制备方法对GQDs的粒径大小、表面缺陷位点和荧光特性等的影响也不尽相同。通过阐述近几年GQDs、掺杂型GQDs及其复合物在超级电容器、锂离子电池、太阳能电池等能源器件方面的应用实例,表明具有量子限域效应和边界效应的GQDs基材料在新型储能器件中有巨大的应用潜力;通过深层剖析GQDs复合物的空间结构对储能器件电化学性能的影响,为今后深入研究奠定基础。此外,指出未来GQDs的发展方向是寻找快速、绿色环保的大批量合成方法,均匀、有效的掺杂或复合以及构建独特空间结构的电极材料,进一步提高其应用于储能器件时的电化学性能。     

Application of Luminescent BSA‐Capped CdS Quantum Dots as a Fluorescence Probe for the Detection of Cu2+

CdS Quantum dots (QDs) are synthesized in aqueous solution with bovine serum albumin (BSA) as the stabilizing agents using a stepwise procedure at room temperature. They can be used as a new fluorescence probe in the determination of Cu²⁺, which is proved to be a simple, rapid and specific method. Approximate concentrations of other physiologically important cations, such as Zn²⁺, K⁺ etc, have no effect on the fluorescence. Under the optimum condition, the response is linear to the concentration of Cu²⁺ in the range of 0‐80.0 μol/L, and the detection limit is 50.0 nmol/L. This method is used to the determination of Cu²⁺ in human hair, the recovery is 98‐104%. And the possible detection mechanism is also discussed.     

CdTe/CdS量子点荧光探针测定司帕沙星含量

在水溶液中合成了巯基乙酸修饰的CdTe/CdS量子点(QDs), 基于喹诺酮类抗生素司帕沙星与CdTe/CdS量子点的荧光猝灭作用, 建立了用CdTe/CdS量子点作为荧光探针检测微量司帕沙星的新方法. 用荧光光谱、紫外光谱研究了CdTe/CdS QDs与司帕沙星的相互作用. 研究表明: 该荧光猝灭的机理属于静态猝灭, 反应的作用机理可能是司帕沙星促使QDs表面键合的有机分子发生变化, 在Cd的电子空穴上形成了碲氧复合物, 致使荧光猝灭. 实验发现, pH为6.50的磷酸缓冲溶液中, 量子点的浓度为3.75×10^－4 mol/L时, 司帕沙星的浓度在0.1～50 μg/mL范围与CdTe/CdS量子点荧光猝灭强度呈良好的线性关系, 相关系数0.9992, 检出限0.01399 μg/mL. 该方法简便、快捷、灵敏、线性范围宽, 应用于司帕沙星片剂司帕沙星含量的测定, 分析结果与标示量一致; 用于牛奶中司帕沙星残留量的检测, 回收率在93.1%～102.4%, 结果满意.     

水溶性CdTe量子点荧光法测定青霉素的研究

以巯基乙酸为稳定剂合成水溶性CdTe量子点(QDs),利用CdTe QDs荧光猝灭-恢复技术,建立了一种测定青霉素的新方法。考察了不同缓冲溶液、pH值、Co2+浓度等因素对体系的影响。结果表明,在pH=10的硼砂缓冲溶液中,Co2+能猝灭CdTe QDs的荧光,体系中加入青霉素后,CdTe QDs的荧光得到恢复且恢复强度与青霉素的浓度呈良好的线性关系,方法的线性范围为2.0×10-5~1.0×10-4 mol/L,检出限为2.2×10-6 mol/L,应用于实际样品测定,结果较好。