卤素钙钛矿量子点荧光传感器的构建及对四环素的检测性能研究

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四环素类抗生素(Tetracycline antibiotics,TCs)由于其良好的稳定性、较高的性价比等特点,是世界上使用最广泛的抗生素之一,已经多次在环境中检出,对人类的健康和生态环境造成了严重的影响。传统的检测方法操作繁琐、检测时间长和成本较高,基于量子点的荧光分析法具有操作简捷、反应迅速及检出限低等优势,被广泛应用于检测各类目标物。而传统量子点的量子产率不高,经过表面修饰后制备的荧光传感器的灵敏度较低;新型卤素钙钛矿量子点兼具了卤化物钙钛矿材料和荧光量子点的优点,展示出90%的发光效率、窄的荧光半峰宽和可调的荧光发射,即使在表面修饰后也优于大多数传统的量子点。但是卤素钙钛矿量子点具有较强的离子性,容易受到溶剂的影响而发生荧光淬灭,这是其在荧光检测领域应用的主要障碍。本论文选用全无机卤素钙钛矿量子点(All-inorganic halide perovskite quantum dots,IPQDs)作为基础荧光材料,分别采用不同的合成方法并对其进行功能化修饰进而得到三种不同的钙钛矿量子点复合材料,其可以稳定地分散在极性溶剂(乙醇、水)中特异性的检测环境中的四环素(TC),突破了钙钛矿量子点荧光传感器只能应用于非极性溶剂的瓶颈。采用多种表征手段对所得荧光传感器的形貌、结构和荧光性能进行分析,确定最佳检测条件,研究了三种荧光传感器对TC的定量检测和选择性识别性能,并详细讨论了其特异性识别四环素的检测机理。主要研究内容如下:(1)利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和油酸(OA)作为配体,通过室温过饱和重结晶法制备钙钛矿量子点荧光传感器(APTES@IPQDs),其可以稳定的分散在乙醇中并对四环素进行荧光检测。同时运用多种表征手段研究APTES@IPQDs的形貌结构特征,并分析了不同极性溶剂、稳定性和检测时间等因素对荧光传感器的影响,得到了最佳检测条件,通过荧光检测实验考察了APTES@IPQDs对TC的检测能力及其识别机理,并成功实现了APTES@IPQDs对土壤样品中TC的荧光检测。(2)选取具有超大孔径的的多孔SiO2纳米粒子(LMSNs)作为载体,通过水乳液法制备了水溶性钙钛矿量子点,并利用APTES将钙钛矿量子点固定在LMSNs表面,合成钙钛矿量子点复合材料(LMSNs@IPQDs),其可以稳定的分散在水中,并可以作为荧光传感器检测水环境中的四环素。利用多种表征手段对LMSNs@IPQDs复合材料的形貌结构特征进行了分析,并研究了pH、稳定性及检测时间等因素对荧光检测的影响,得到了最佳检测条件,通过荧光检测实验考察了LMSNs@IPQDs对TC的检测能力及其识别机理。通过对渭河水样的加标回收实验,成功实现LMSNs@IPQDs对环境样品中TC的荧光检测。(3)选取二氧化硅作为载体,利用溶胶凝胶法及利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为制孔剂,制备硅基多孔分子印迹聚合物,利用四甲氧基硅烷(TMOS)将水溶性钙钛矿量子点封装在多孔结构及其表面,合成钙钛矿量子点分子印迹荧光传感器(IPQDs@MIPs),用来荧光检测水环境中的四环素。利用多种表征方法对IPQDs@MIPs复合材料的形貌结构特征进行了分析,分别研究了稳定性、pH及检测时间等因素对荧光检测的影响,得到了最佳检测条件,并在该条件下通过荧光检测实验考察了IPQDs@MIPs对TC的检测能力。选择性对比实验表明,IPQDs@MIPs可以特异性的从多种四环素类抗生素中识别四环素,且所建立的荧光检测方法成功实现了对环境样品中TC的检测。
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