Ag纳米颗粒/CdSe量子点复合物的荧光增强效应及应用研究

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近年来,贵金属纳米颗粒由于对其表面光电信号的增强效应被广泛的应用于分析化学、生物医学等领域。在贵金属纳米颗粒对其表面物质的荧光性质的影响研究中,既有通过等离激元共振效应实现荧光增强的,也有因为能量共振转移效应导致荧光淬灭的。通常选择量子点或有机染料作为荧光物质,研究贵金属纳米与其之间的相互作用,并以此对如生物体中一些物质或者重金属离子进行特异性分析检测。本论文基于银纳米粒子和CdSe量子点(QDs)之间的组装合成出纳米复合物,采用透射电子显微镜(TEM)、荧光光谱仪(FL)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)和傅立叶红外光谱(FT-IR)等对所得样品进行表征和分析检测研究。主要内容包括:1.制备了一种新颖的基于Ag纳米粒子(AgNPs)增强CdSe QDs荧光的葡萄糖探针。通过硼酸酯键,将巯基甘油修饰的AgNPs和氨基苯硼酸功能化的CdSe QDs进行组装,得到AgNPs-CdSe QDs纳米复合物。研究发现:该复合物的荧光明显增强,且发生明显的蓝移现象,在最佳条件下能比CdSe QDs的荧光强度增强9倍,这是AgNPs的表面等离子共振导致表面电磁场增强的结果。此外,由于与硼酸基团的竞争作用,葡萄糖能够取代AgNPs,引起AgNPs-CdSe量子点组装体的逐步解离,使荧光的增强效应减弱。在葡萄糖浓度为2~52mM范围内荧光强度呈线性降低,其检出下限为1.86mM。这一金属增强量子点荧光的体系在化学和生物探针方面有着潜在的应用价值。2.基于合成的AgNPs/CdSe QDs复合物的荧光增强效应,研究其对重金属离子Cu2+的检测。该体系在Cu2+存在的条件下会发生荧光减弱甚至淬灭,主要是由于Cu2+加入后形成的CuSe颗粒溶解度较低,导致荧光强度降低。这一复合物体系对Cu2+检测具有高度的选择性,在Cu2+浓度为0~14μM范围内荧光强度呈线性降低,其检出下限为0.077μM。3.利用可逆加成断裂链转移自由基聚合方法合成聚(N-异丙基丙烯酰胺)-b-聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PNIPAM-b-PGMA)嵌段聚合物,利用巯基乙胺稳定的CdSe QDs与PNIPAM-b-PGMA链侧基的环氧基团间的开环反应,成功制备了嵌段聚合物稳定的量子点。利用激光光散射和荧光光谱仪研究了温度对CdSe QDs尺寸以及荧光性能的影响。结果表明:随着温度升高,复合物粒径增加,量子点的荧光红移到近红外区,并且荧光发射光谱变窄且对称,稳定性增强。这是因为PNIPAM链段收缩,量子点聚集,聚合物形成一层更稳定的保护层。
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