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随着社会的飞速发展,环境污染问题越来越严重,对人类的生命和生活都带来了严重的影响。汞离子,作为一种对环境和人体健康构成严重威胁的重金属离子之一,越来越受到的社会的关注。因此,实现对汞离子的分析检测对人类健康和环境保护起着至关重要的作用。传统的重金属离子检测主要有冷蒸汽原子吸收光谱法((CV-AAS)、冷蒸汽原子荧光光谱法(CV-AFS)、电感耦合等离子体质谱仪(ICPMS)、紫外可见光谱法(UV-IR)和X-射线吸收光谱法以及在过去20多年中报道的荧光方法、电化学方法、比色方法以及表面拉曼增强光谱(SERS)方法。这些传统方法中的大多数具备了高敏感性和高选择性,但是它们使用起来也有很大的缺陷,比如样品准备时间长、必须在实验室环境中操作、需要昂贵的仪器设备等等。那些荧光等最近20年报道的方法虽然方法新颖,操作简单,但是在灵敏度和选择性方面还有很大的不足。因此,发展高效、成本低、新颖并且可以在现实环境中和生物环境中实用化的汞离子传感器是一个很重要的目标。本文以荧光方法为基础,制备了对汞离子具有特异荧光响应的水溶性GDTC量子点和对汞离子不敏感的荧光碳点的杂交荧光体系,同时探索了将这两种荧光材料构建成比率荧光传感器对汞离子的分析检测效果,并对环境中的汞离子进行了实样检测分析。
(1)基于量子点和碳点荧光材料的单激发波长、量子点的发射峰窄和高荧光产率的荧光特性本文首先制备了传统的TOPO修饰的油相量子点,并利用表面配体交换方法,用甘氨酸取代的二硫代氨基甲酸类(GDTC)配体原位取代TOPO制备水溶性的量子点,考察了此量子点光稳定性、时间稳定性、微观形貌、以及相转移前后荧光光谱前后变化。另外,用水热法一步法制备水溶性碳点,考察了碳点的光稳定性,时间稳定性、微观形形貌等性质。
(2)基于重金属离子对量子点的荧光的特异性响应以及碳点对金属离子的不敏感性,探索了不同比率GDTC修饰的量子点和碳点组合的杂交体系的荧光相互关系,优化了杂交体系的荧光比率。其次,探索了不同金属离子对GDTC修饰的量子点和碳点的杂交体系的荧光响应。实验发现,该杂交荧光体系对汞离子具有很好的选择性,并且灵敏度能够达到0.1微摩尔水平,实现了对汞离子的比率荧光检测,实验现象肉眼就能观察。同时对环境中的汞离子进行了实样检测,回收率效果也令人满意。为实时、快速、灵敏的检测环境中的汞离子提供了一种新颖的纳米传感器设计方法。