量子点掺杂荧光凝胶标准试纸条研制及荧光免疫分析仪校准应用

利用微流控技术和量子点技术,将量子点与PDMS均匀混合并压入毛细管中固化成型,研制成量子点掺杂荧光凝胶标准试纸条。通过对量子点浓度的控制,制备了高、中、低共3种荧光强度的荧光凝胶标准试纸条,并对试纸条的光漂白性、均匀性、稳定性等方面进行了考察,评估了不确定度。结果表明该荧光凝胶标准试纸条具有良好的抗光漂白性、均匀性,可在室温避光下稳定保存180天。通过对多家荧光免疫分析仪进行校准实验,证明了该荧光凝胶试纸条具有良好的适用性,为荧光免疫分析仪的校准提供了可靠的参考依据。

Ⅱ-Ⅵ族量子点掺杂玻璃的光学性质及研究进展

由于量子限域效应,尺寸可调的Ⅱ-Ⅵ族量子点掺杂玻璃在光学滤波片、非线性光学器件上的应用已经被广泛研究。玻璃中量子点的光学性质主要由量子点的尺寸、表面状态和周围基质环境决定,通过提高Se/Cd比可以有效地对量子点的表面缺陷进行钝化,实现CdSe量子点的本征发光;进一步调整热处理制度可以促进Zn离子扩散进入CdSe量子点表面,形成CdSe/Cd_(1-x)Zn_xSe核壳结构,使得缺陷发光几乎完全猝灭,从而提高量子点的荧光量子效率;在玻璃中原位合成的CdS/ZnS核壳结构量子点的荧光量子效率可达到53%。随着基础研究中玻璃中Ⅱ-Ⅵ族量子点荧光效率的不断提高,发光二极管(LED)等小型发光器件的制造成为可能。为了满足实际需要,建立核壳结构中量子点表面钝化机理模型,进一步优化量子点荧光效率是下一步需要解决的问题。

氮掺杂碳量子点荧光法检测猪肉中的四环素

四环素(TC)作为一种广谱抗生素,用于预防和治疗细菌性疾病,以及作为饲料添加剂促进动物生长。本文旨在建立一种菠萝皮来源的氮掺杂碳量子点(N-CQDs)荧光猝灭法快速检测TC。以菠萝皮和二乙烯三胺为原料,通过水热法制备高量子产率的蓝色荧光N-CQDs。通过透射电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱对N-CQDs进行结构表征。结果表明,N-CQDs的平均粒径为3.53 nm,主要由C、N、O 3种元素组成,表面具有含氧和含氮基团。主要猝灭机理为静态猝灭和内滤效应。在最优试验条件下,该方法在0.3~40μg/mL范围线性良好,检出限为89.26μg/L。该检测方法被用于猪肉中四环素的检测,回收率在98.40%~106.02%之间,相对标准偏差1.29%~3.88%。

基于量子化学计算优化的氮掺杂碳量子点缓蚀剂制备及其缓蚀性能

[目的]氮掺杂碳量子点(N-CQDs)作为一种绿色高效的新型缓蚀剂,在腐蚀控制领域具有巨大的应用潜力。但由于其结构无法精确调控,很难对制备N-CQDs的众多前驱体进行筛选。[方法]依据密度泛函理论(DFT),通过Fukui指数计算各前驱体分子的优先反应活性位点,确定前驱体分子间一步脱水缩合反应产物的分子结构,并进行全局参量和局部参量的计算,分析了采用柠檬酸分别与乙二胺、尿素和氨基胍盐酸盐作为前驱体所合成的3种N-CQDs的缓蚀性能,再通过称重法对水热法合成的3种N-CQDs的缓蚀性能进行验证,优选出缓蚀性能最佳的缓蚀剂。采用紫外可见吸收光谱、荧光光谱和高分辨率场发射透射电镜表征优选缓蚀剂的荧光性能和表面形貌,并以电化学方法和表面分析方法研究此缓蚀剂对Q235碳钢在0.5 mol/L硫酸溶液中的缓蚀机理。[结果]以柠檬酸和氨基胍盐酸盐为前驱体制备的N-CQDs-3缓蚀性能最佳,且试验结果和理论计算结果一致。N-CQDs-3在紫外激发光下显示蓝绿光,平均粒径为(2.5±0.8)nm。该缓蚀剂是一种混合型缓蚀剂,主要通过物理和化学吸附同时抑制金属在酸溶液中腐蚀反应的发生,其对Q235碳钢在0.5 mol/L硫酸溶液中的缓蚀效率最高可达95.3%。[结论]通过量子化学计算方法对制备N-CQDs所用的前驱体进行筛选,提前预测其缓蚀性能,可提高试验效率。

基于“关开”型掺杂碳量子点检测食用油中特丁基对苯二酚的研究

将柠檬酸(CA)为碳源与三羟甲基氨基甲烷(Tris)通过一步水热法合成含氮碳量子点(N-CQDs)。采用紫外光谱、红外光谱与荧光光谱手段分析其结构与光谱特性。研究发现,Fe^(3+)能“关闭”N-CQDs的荧光,特丁基对苯二酚(TBHQ)的加入使得荧光重新“打开”,据此建立“关-开”型荧光探针测定TBHQ的新方法。结果表明,荧光强度与TBHQ质量浓度在1.00~33.24μg/mL范围内成良好的线性关系,回归方程y=0.283x+72.295,食用油样品加标检测回收率为90.51%~105.80%。该方法可用于食用油中TBHQ的快速分析检测。

锌掺杂荧光硅量子点作为叶面光肥对生菜生长的影响

以N-氨乙基-γ-氨丙基二甲氧基硅烷分子(DAMO)作为硅源,采用水热法合成一种高分散性、光学性能稳定的锌掺杂荧光硅量子点(Si@Zn QDs)。以Si@Zn QDs作为叶面光肥,吸收太阳光中不被植物利用的紫外光,发出能使生菜吸收进行光合作用的蓝光,提高了光能利用率。通过14 d的水培试验评估Si@Zn QDs作为叶面光肥对生菜生长的影响。结果表明,Si@Zn QDs与生菜的叶绿体(CLP)复合后,提高了希尔反应活性,当锌掺杂量达0.1%时,对生菜生长的促进效果最明显。与对照组相比,干质量和鲜质量分别增加41.64%和52.20%。Si@Zn 0.1%QDs(100 mg·L^(-1))使生菜叶片中叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素和蛋白质含量分别提高60.56%、56.37%、61.20%、49.75%和29.90%。这项工作为锌掺杂荧光硅量子点在植物光合作用中的应用提供了科学依据。

氮掺杂碳量子点的制备及在细胞温度传感中的应用

该研究以生物质西红柿为碳源和氮源,通过微波法制备了氮自掺杂碳量子点(N-CQDs)。通过场发射透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和荧光光度计等对其形貌、结构、稳定性、光电性能、温敏性及细胞毒性进行考察,并用于活细胞温度传感研究。实验结果表明,所制备的N-CQDs稳定性强,光电性能优异,对温度具有较强的敏感性。在25~65℃范围内,N-CQDs的荧光强度随着温度的升高而降低,两者呈良好的线性关系。N-CQDs能穿透4T1细胞的细胞膜,显示出低毒性和生物相容性,在4T1细胞中具有良好的温度传感性能。该N-CQDs在活细胞荧光温度传感领域具有较大的应用潜能,有望作为温敏型纳米荧光探针在细胞研究等生物医学领域得到广泛应用。

基于氮掺杂碳量子点的水体氟离子选择性荧光开启检测

本论文以柠檬酸为碳源、尿素为氮源,通过水热法制备了氮掺杂碳量子点(NCDs),将其作为荧光探针用于检测水体中的氟离子(F^(–)).利用透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光谱(UV-vis)、荧光光谱等表征手段分析了NCDs的结构和光谱学性质.考察了探针检测氟离子的灵敏度、稳定性和选择性,及其在天然水体样品中的适用性.结果表明,NCDs可在紫外光激发下产生蓝色荧光,且具有较高的荧光量子产率(41%).NCDs富含羧基、羟基等含氧官能团,可与铝离子(Al^(3+))发生反应,这一过程会导致其荧光淬灭;而F^(–)与Al^(3+)的配位反应可置换出与NCDs结合的Al^(3+),使NCDs的荧光恢复,产生荧光“开启”效应.NCDs荧光恢复的程度与F^(–)浓度线性正关系(R2=0.995),表明该方法可用于定量检测F^(–).进一步研究显示,NCDs在检测F^(–)时具有较快的响应时间(约1.0 min)、较宽的线性范围(20—300μmol·L^(-1))、较低的检出限(0.65μmol·L^(-1))和良好的选择性(水体常见阴阳离子对检测过程的影响低于5%).此外,NCDs还具有良好的稳定性,在中性到弱碱性环境(pH 6.0—9.0)中均能有效检出F^(–).在实际水体分析过程中,NCDs显示了良好的F^(–)加标回收率(88.2%—105.0%)和检测精密度(相对标准偏差低于3.0%),表明其具有较好的应用潜能.

氮掺杂碳量子点与牛血清白蛋白相互作用的研究

采用光谱法研究了掺氮碳量子点(N-CQDs)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用机理。光谱分析表明,N-CQDs能有效猝灭BSA的内源性荧光,属于静态猝灭机制。N-CQDs的加入导致色氨酸残基微环境的疏水性降低,继而引起BSA的构象产生变化。N-CQDs与BSA可能是以1∶1的比例相互结合形成了稳定的复合物。结合热力学参数进行分析,N-CQDs与BSA相互结合的作用力主要为静电吸引力,反应为自发进行。同步荧光光谱也表明,N-CQDs与BSA的结合改变了BSA的构象。此研究数据可为进一步了解N-CQDs纳米颗粒在生物体内的应用提供参考。

普洱茶-硒掺杂碳量子点和单质硒的同时制备及其在Fe3+检测中的应用

目的:为探讨普洱茶-纳米硒制备掺杂型碳量子点的可行性及其相关特性,实现水体系中Fe^(3+)的快速检测。方法:以普洱茶水提取物稳定分散的普洱茶-硒原子为掺杂原子,采用水浴法,通过优化反应温度和时间,同时制备出普洱茶-硒掺杂碳量子点(Pu-erh tea nano-selenium doped carbon quantum dots,PT-Se-CQDs)和单质硒两种物质;采用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱等技术表征PT-Se-CQDs的紫外-可见吸收特性和荧光强度,采用透射电子显微镜、X射线光电子能谱及X射线衍射等技术表征其形态形貌、元素组成及结构特性;并以PT-Se-CQDs为荧光探针构建荧光传感器,用于水体系中Fe^(3+)检测。结果:当反应温度100℃、反应时间10 h时,可同时制备得量子产率为3.41%、平均直径约为3.1 nm的类球形PT-Se-CQDs和单质硒。Fe^(3+)对PT-Se-CQDs具有强荧光静态猝灭效应,当Fe^(3+)浓度为0~300μmol/L时,比率荧光强度(F/F_(0))与Fe^(3+)浓度呈良好的线性关系(R^(2)>0.99),Fe^(3+)的检出限低至0.2621μmol/L;纯净水和矿泉水中Fe^(3+)含量测定的加标回收率分别为90.93%~104.56%和84.53%~113.90%,RSD小于8.15%和4.00%。结论:本研究制备的PT-Se-CQDs对Fe^(3+)具有高选择性和灵敏度,以此建立的检测Fe^(3+)方法简单、快速,具有良好的应用前景。

氮氯共掺杂石墨烯量子点的合成及其对汞离子检测

以果糖、乙二胺、盐酸为原料,采用水热法将N、Cl原子掺杂在石墨烯量子点上,制备出氮氯共掺杂石墨烯量子点(N,Cl-GQDs),利用透射电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等手段对其结构和性能进行了表征。结果表明:合成的N,Cl-GQDs为分散效果良好的球形,与单独氮掺杂及未掺杂的石墨烯量子点相比,双元素掺杂石墨烯量子点具有更好的光学性能。同时利用电化学发光淬灭原理构建了传感器,实现了对汞离子的检测,计算得出检测限为0.03ng/mL。

N、S共掺杂煤基碳量子点的电化学氧化法制备及用于Fe^(3+)检测

异质元素掺杂可以有效改善碳量子点的荧光性能,被广泛应用于碳量子点的改性。选取昭通褐煤为碳源,氯化钠溶液为电解液,硫脲为助剂,采用电化学氧化法完成N、S共掺杂碳量子点(N,S-CQD)的制备,荧光量子产率为1.60%。采用多种表征方法研究了N,S-CQD的结构、组成和光学特性。首先在结构组成方面,N,S-CQD是一类球形颗粒,尺寸分布均匀,平均粒径为1.66nm,其中主要存在C、O元素,还存在部分N和S元素;其次在光学性质方面,N,S-CQD在紫外光区吸收明显,荧光分析显示其最佳激发波长为280nm,最佳发射波长为313nm。最后基于Fe^(3+)对N,S-CQD的荧光猝灭效应,将N,S-CQD应用于痕量Fe^(3+)的检测,N,S-CQD对15~150μmol/L浓度范围内Fe^(3+)的检测表现出较高的选择性和灵敏度,通过计算得出最低检出限L=1.22μmol/L,表明N,S-CQD可应用于痕量Fe^(3+)的检测。

氮硼共掺杂碳量子点的制备及其对六价铬的检测

目的建立一种基于荧光碳量子点的快速检测方法,定量检测饮用水和食品中的六价铬[hexavalent chromium,Cr(Ⅵ)]。方法以无水柠檬酸和3-氨基苯硼酸分别作为碳、氮和硼源,通过一步水热法合成氮硼共掺杂碳量子点(nitrogen-boron-doped carbon quantum dots,N,B-CQDs),基于荧光内滤效应对Cr(Ⅵ)进行检测。结果在优化后的最佳检测条件下,N,B-CQDs对Cr(Ⅵ)在0.01~10.00 mg/L内呈现良好的线性关系,检出限低至3.81μg/L,表现出选择性好、灵敏度高等特点。将此方法应用于饮用水、白醋和虾皮中Cr(Ⅵ)含量的测定,加标回收率在85.8%~112.3%之间,相对标准偏差低于5%。结论本研究制备的N,B-CQDs在Cr(Ⅵ)检测方面具有检出限低、灵敏度高、选择性好等优点,可以为Cr(Ⅵ)快速检测提供一定的理论和技术参考。

高量子产率的氮掺杂碳量子点荧光猝灭检测Hg^(2+)

以三羟甲基氨基甲烷和柠檬酸为前驱体,通过一步水热法合成了粒径约为3 nm的氮掺杂碳量子点(NCQDs)。该N-CQDs发明亮的蓝光,最佳激发和发射波长分别为370 nm和429 nm,荧光量子产率(QY)73.31%,并且Hg^(2+)能高选择、高灵敏地猝灭N-CQDs的荧光,猝灭率85%,在室温pH=5的环境下,检出限低至2.28μmol·L^(-1),线性范围为0.1~0.4 mmol·L^(-1),R2=0.9965。将该N-CQDs用于检测实际水样中的Hg^(2+),加标回收率在94.4%~107.6%之间。

基于大豆磷脂的氮磷掺杂碳量子点测定环境水样中的高锰酸盐

以大豆磷脂为碳源,采用一步水热法成功制备了氮、磷共掺杂碳量子点(N, P-CDs)。采用KBH4对所制备的N,P-CDs进行还原处理后,得到还原态氮磷掺杂碳量子点(r-N, P-CDs)。r-N,P-CDs具有蓝色荧光(Ex 340 nm, Em 425 nm),荧光量子产率为10%。通过研究发现,在酸性条件下,高锰酸盐( )通过氧化作用而对r-N,P-CDs具有明显的猝灭作用,基于该荧光猝灭效应,建立了MnO4-荧光传感分析方法。该方法检出限(3σ)为10.0 ng∙mL−1,相对标准偏差(RSD)为1.2% (c = 1.0 μg∙mL−1, n = 15),其中线性范围分别为0.1~2 μg∙mL−1和5~50 μg∙mL−1。所建立的分析方法成功应用于环境水样中MnO4-的荧光测定,加标回收实验的回收率在94.0%~113%的范围。

低浓度掺杂CdSe/ZnS量子点光纤光致荧光光谱特性研究

制备了一种半导体量子点CdSe/ZnS低浓度掺杂的光纤,测量了不同掺杂浓度和不同光纤长度下光纤出射端的光致荧光光谱,分析了掺杂光纤长度和浓度对量子点光纤荧光光谱特性的影响.结果表明,与掺入光纤前相比,光纤中的量子点荧光发射峰值波长出现红移.在掺杂光纤长度为1～20cm和掺杂浓度为(0.33～2.5)×10-2mg/mL的实验范围内,红移量随着掺杂光纤长度的增加和掺杂浓度的提高而增大.对给定的激励功率,荧光发射峰值强度对应有一个最佳的量子点光纤长度.对于给定的量子点光纤长度,荧光发射峰值强度对应有一个最佳的量子点掺杂浓度.

基于硅掺杂碳量子点的比率荧光探针检测间氨基苯酚

本文以3-氨丙基三乙氧基硅烷和邻苯二胺作为原料,通过一步水热法合成硅掺杂的碳量子点(Si-CDs),其荧光量子产率为13.9%。构建了一种简单、快速和选择性好的比率荧光探针(RF-probe)用于灵敏检测间氨基苯酚(MAP)。即MAP与多巴胺(DA)反应产生蓝绿色荧光性的物质,而该物质在470 nm处的荧光强度随着增大MAP的浓度而逐渐增强;同时Si-CDs在570 nm处的荧光强度值变化很小。因此,该体系的荧光强度比(F_(470)/F_(570))与MAP的浓度呈现好的线性关系,其线性范围和检出限(LOD)分别为5.0×10^(-8)-8.0×10-6mol·L^(-1)和2.0×10^(-8)mol·L^(-1)。并且把该RF-probe用于河水、自来水和纯净水中MAP的检测,其加标回收率在95.0%-105.0%范围内变化,相对标准偏差(RSD)均小于4.0%。

近红外S-C-L超宽波带低噪声PbS量子点掺杂光纤放大器

实现了基于PbS量子点掺杂的近红外S-C-L超宽带低噪声光纤放大器(QDFA)。以紫外(UV)固化胶为光纤纤芯本底,以PbS量子点作为增益介质,由973nm单模激光器、隔离器、波分复用器、量子点掺杂光纤等构成全光路结构,在1470~1620nm的宽波带区间实现了对信号光的放大。结果表明:在1550nm波长附近,QDFA的带宽为75nm。当输入信号光功率为-23dBm时,开关增益为16dB^19dB(净增益为12.26dB^15.26dB),噪声系数约为3dB。实验观测到了较明显的激励阈值和增益饱和现象,确定了适用的量子点掺杂浓度与光纤长度之间的线性关系。所实现的QDFA的带宽、C波带增益平坦度、噪声系数等指标优于常规的掺铒光纤放大器(EDFAs),L波带增益平坦度略低于经优化的多光纤EDFAs。

氮掺杂碳量子点试纸材料的制备及性能研究

针对传统重金属检测材料检测效果不佳的问题,提出一种新型的氮掺杂碳量子点(N-CQDs)试纸材料的快速检测方法。试验首先对N-CQDs的检测条件进行优化,然后对优化条件下的N-CQDs检测精度进行研究,最后将制备的N-CQDs试纸材料用于土壤中汞元素的检测。试验结果表明,在N-CQDs溶液体积为5μL,浓度为101.67μg·mL^(-1),pH=7的条件下反应5min,汞离子对N-CQDs的猝灭效果最好。在该条件下,汞浓度与荧光强度比值存在良好的线性关系,其相关系数R2超过0.99,检出限为0.076μmol·L^(-1);与其他重金属离子共存时,不受其他重金属离子的干扰,只对汞离子产生强烈的猝灭反应,表现出良好的选择性和抗干扰性。以尼龙滤膜为基础纸质,制作N-CQDs试纸,该试纸可根据待测物中汞离子浓度的不同出现不同的荧光猝灭效果,表现出良好的检测效果,可以用于包含土壤中重金属汞检测在内的环境监测中。

基于柠檬酸的氮掺杂碳量子点对Fe^(3+)的检测

以一水合柠檬酸作为碳源,四乙烯五胺作为氮源,利用熔融法合成一种新的氮掺杂碳量子点(N-CQDs),N-CQDs水溶液在紫外光下可发出强烈的蓝色荧光。通过荧光分光光度计确定N-CQDs最佳激发波长为350 nm,利用傅里叶红外光谱仪对N-CQDs的结构进行初步分析,并从保存温度、pH值、光稳定性等方面研究N-CQDs的发光性能。研究结果表明,N-CQDs适合低温酸性条件保存,具有良好的光稳定性;Fe^(3+)对N-CQDs具有强烈的荧光猝灭效应,Fe^(3+)浓度在0~1000μmol·L^(-1)区间内与N-CQDs的荧光猝灭程度(F 0/F)存在良好的线性关系,检出限为9.16μmol·L^(-1)。因此,所合成的N-CQDs可以用于Fe^(3+)的快速检测。