基于石墨相氮化碳量子点直接荧光猝灭法检测碘离子的研究

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)荧光纳米材料具有原料便宜、制备容易、荧光量子产率高、光学稳定性好、毒性低等优点,并且避免有机荧光染料复杂的合成步骤或者金属半导体量子点对环境潜在的危害,这些优点使得g-C₃N₄纳米材料成为新兴的荧光探针用于检测金属离子。最近,已有文献报道重金属汞离子能够高灵敏高选择性地猝灭g-C₃N₄量子点的荧光,加入碘离子能够提取被键合的汞离子形成碘化汞(HgI₂)进而恢复g-C₃N₄量子点的荧光,从而建立一种高灵敏检测碘离子的荧光传感器。然而,该方法依然需要重金属汞离子的参与,限制了该方法的推广应用。通过硝酸氧化块体g-C₃N₄并结合水热法处理制备了一种水溶性好、荧光强度高的g-C₃N₄量子点。该量子点的荧光发射波长位于368 nm,且其荧光发射波长不随激发波长的改变而改变,表明该量子点的尺寸比较均一。笔者发现碘离子在220 nm处有一个较强的吸收峰,与该量子点的激发光谱(中心波长245 nm)具有较大的重叠,从而产生内滤效应引起该量子点的荧光发生猝灭。利用这一性质,构建了一种选择性检测碘离子的新型荧光传感器。在最优检测条件下,g-C₃N₄量子点的荧光猝灭强度(ΔF)与碘离子浓度(X,μmol·L-1)在10～400 μmol·L-1之间具有良好的线性关系,线性方程为ΔF=0.325 79X+6.039 05(R2=0.999 5),检出限为5.0 μmol·L-1。通过“混合即检测”并且不需要借助与重金属离子的配位作用就能够检测碘离子,因此该方法具有快速、环保以及操作简便等优点。     

Effect of nano-carbon dispersions on signal in silicon-based sensor structure with photoelectrical transducer principle

We identified different nano-carbon species such as graphene nanoplatelets, graphite flakes and carbon nanotubes dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone using a novel sensor structure based on a “deep” silicon barrier working as a photoelectrical transducer. Each nano-carbon particle has specific signature in both 2D photocurrent distribution and photocurrent dependencies on bias changing surface band-bending. Additionally, all nano-carbon particles have characteristic features in the time-dependent evolution of photocurrent. The obtained results can be explained by the influence of nano-carbon molecules' local electric field on the recombination parameters of defect centers on the silicon surface.     

High-selectivity Detection of 2,4,6-Trinitrophenol Based on Fluorescent Mg-MOF-74 in Ethanol Solution

Mg-MOF-74 has adsorption capacity while less research is about its luminescent properties. In this work, the fluorescent properties of Mg-MOF-74 were studied and characterized. The results show that Mg-MOF-74 exhibits excellent fluorescent properties and, most strikingly, selective sensing detection for nitroaromatic compounds(NACs), 2,4,6-trinitrophenol(PA) in particular, making it a promising PA-selective luminescent probe. This work demonstrates the application of MOFs in the detection of NACs with good selectivity.     

利用交流阻抗传感技术实时监测纳米沟槽上皮肤细胞的定向行为

细胞定向行为在皮肤、骨骼等修复和再生中起着非常重要的作用.本文首次采用交流阻抗传感技术实时监测人真皮成纤维细胞（HFF）和人永生化表皮细胞（HaCaT）在纳米沟槽（宽度：200 nm,周期：400 nm,深度：70 nm）上的定向行为.结果表明,HFF细胞在纳米沟槽上先进行定向排列,再发生胞体的延长;HaCaT细胞无定向行为的产生,其粘附和铺展得到了延缓.与平面电极相比,HFF细胞在纳米沟槽上产生的交流阻抗信号（NI值）更大,前期定向排列比后期胞体延长引起的NI值变化更显著,且NI值与定向排列的细胞百分比之间存在着良好的线性关系;HaCaT细胞在纳米沟槽上的NI值更小,且粘附比铺展过程对NI值变化的影响更大.本文的研究将为复合型细胞传感器的发展提供思路和支持.     

基于腐蚀光纤的温度及葡萄糖溶液浓度传感器

提出并制备了一种基于本征倏逝波原理的温度及葡萄糖溶液浓度传感器.通过研究腐蚀包层厚度与透射光谱之间的关系,确定较为合适的腐蚀厚度.将标准单模光纤包层腐蚀至2.4μm,利用光纤倏逝波对外界介质变化敏感的原理,通过测量输出光功率的变化量实现温度及葡萄糖溶液浓度传感.实验结果表明:传感器在1070℃的温度范围内具有9.58×10~(-3) dBm/℃的灵敏度,线性度达到99.36%;在葡萄糖溶液03%的浓度范围内具有0.126dBm/(g/L)的灵敏度,线性度达到97.95%.该传感器的响应时间小于30s,具有操作简便、测量准确度高、重复性好、适用范围广等优点,具备良好的应用价值.     

基于铜离子沉积石墨烯涂层锥形光子晶体光纤的硫化氢传感器

提出一种基于铜沉积石墨烯涂层光子晶体光纤马赫-曾德干涉的硫化氢气敏传感器.将45mm光子晶体光纤两端与单模光纤进行拉锥熔接,使得光子晶体光纤的空气孔熔接时形成塌陷层,更好地激发包层模式,形成基于马赫-曾德结构的干涉仪.采用单层石墨烯粉体,加入异丙醇分散液,反复浸涂至光子晶体光纤包层表面形成石墨烯涂层,并沉积铜纳米颗粒,使传感器对硫化氢气体具有高的响应度.实验结果表明,在硫化氢气体浓度为0~60ppm范围内,随着被测气体浓度不断增大,其输出光谱呈现明显蓝移,传感器灵敏度为0.042 03nm/ppm,且线性度良好.该传感器成本低、灵敏度高、结构简单,适用于低浓度硫化氢气体的在线监测.     

基于荧光树状聚合物的高灵敏化学反应型汞离子传感器

以2,4-二氯苯硫酚为单体, 通过“一步法”合成了平均分子量为10.910 kD的荧光树状超支化聚苯硫醚(HPPS). 通过亲核取代和水解反应对HPPS进行了外围氨基修饰, 通过偶氮共价键使HPPS与氨基硫脲小分子相连, 制备出了高灵敏度树状聚合物基多位点反应型汞离子传感器. 基于汞离子与氨基硫脲脱硫关环反应和超支化聚苯硫醚对光信号的放大传递作用, 传感器对汞离子有灵敏的荧光响应信号, 线性范围为2.5～100 nmol/L, 检出限为0.46 nmol/L. 并利用分子模拟计算对反应识别机理进行了讨论.     

镉(Ⅱ)-半胱氨酸配合物对CdS量子点的荧光增强作用及其在离子检测中的应用

合成了弱配体柠檬酸三钠修饰的CdS量子点(Cit-CdS QDs), 透射电子显微镜表征结果表明, Cit-CdS QDs的粒径分布均匀(4~6 nm), 分散性好。 研究了金属离子(银(Ⅰ)离子、镉(Ⅱ)离子)、巯基化合物(巯基乙酸、半胱氨酸)以及金属离子(银(Ⅰ)离子、镉(Ⅱ)离子)与巯基化合物形成的配合物对Cit-CdS QDs荧光的影响。 发现金属离子(银离子、镉离子)与巯基化合物(巯基乙酸、半胱氨酸)形成的水溶性配合物可以显著增强Cit-CdS QDs的荧光, 配合物对Cit-CdS QDs的增强程度比单独的金属离子或巯基化合物均要高, 而且配合物修饰的CdS QDs对铜(Ⅱ)离子的响应要高于单独用金属离子或巯基化合物修饰的量子点。 建立了铜(Ⅱ)离子高灵敏度荧光检测方法, 该方法检测范围宽(1.0×10^-8~1.0×10^-6 mol/L), 检测限低(1.0×10^-9 mol/L)且具有很好的选择性, 拓展了配合物作为量子点修饰剂的应用。     

基于原理解读的铁吸氧腐蚀实验再设计

由教材中吸氧腐蚀原理的解读引发思考, 对相关铁吸氧腐蚀实验再研究, 从溶液中的氧气参与吸氧腐蚀反应的角度设计吸氧腐蚀实验器, 用数字化实验技术中的溶解氧传感器进行实验, 能直观形象地看到溶解氧参与反应, 且有电流产生, 还探究了氯化钠溶液进行实验时的最佳浓度。     

基于色度传感器的“酒精检测”实验探究

探究了基于色度传感器的酒精检测实验, 尝试将实验从定性层面上升到定量层面, 发展成为酒精检测的探究性和创新性实验, 以期为传感技术应用于高中化学实验教学提供一些借鉴和思考。色度传感器在本实验中提供了即时、直观的数据支持, 拓展了实验原理在生活中的应用;开阔了学生的视野, 培养了学生的创新意识。