论文部分内容阅读
荧光硅纳米颗粒(SiNPs)作为重要的零维纳米材料,因其独特的光学、电学、机械性能,尤其是光稳定性,低毒性和良好的生物相容性而引起了越来越多的关注。目前SiNPs已经在光电器件、生物成像、光催化剂、发光二极管(LED)、太阳能电池和传感器等方面显示出巨大的应用潜力。在过去几年中,虽然科研工作者已经发展了许多制备荧光SiNPs的方法,但大多数已报道的SiNPs在周围环境中易于氧化且不易分散在水溶剂中。因此,需采用表面改性来改善其稳定性和溶解性。而这些方法多数复杂、繁琐、合成条件苛刻且合成的SiNPs多为短波发射和单波长发射,严重限制了SiNPs特别是荧光SiNPs在分析化学中的应用。因此,探索简便的合成具有水溶性、长波发射或双发射等性质的荧光SiNPs的新方法并将合成的SiNPs用于分析化学尤其是生命分析化学具有重要意义。基于此,本论文在前人工作的基础上,围绕水溶性长波发射或双发射荧光SiNPs的设计合成及其实际应用开展了以下研究内容:(1)发展了新的合成水溶性荧光SiNPs的一锅法并以所制备SiNPs为探针建立测定食盐和盐渍食品中亚铁氰化钾的荧光新方法以N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(DAMO)为硅源、抗坏血酸钠(AS)为还原剂,发展了新的合成水溶性荧光SiNPs的一锅法并对所合成的SiNPs的形貌和性质进行了表征和研究。在此基础上,以其为荧光探针建立了用于快速、高选择性地测定食盐和盐渍食品中亚铁氰化钾的荧光新方法。在最佳检测条件下,该方法的线性范围为0.05-8.0μg/mL,检测限为30 ng/mL。该方法已被成功用于实际样品-食盐和盐渍食品中亚铁氰化钾的测定且具有良好的回收率。此外,还以该SiNPs为探针,借助于紫外灯和手机APP软件,发展了快速、便捷、可视化测定亚铁氰化钾的新方法。(2)发展了新的合成黄色荧光SiNPs的一锅法并考察了所制备的SiNPs在pH检测和细胞成像中的应用以DAMO为硅源、4-氨基苯酚为还原剂,发展了新的合成具有较长波长发射的水溶性荧光SiNPs的一锅法并对所合成的SiNPs的形貌和性质进行了表征和研究。结果表明,其具有优异的耐盐性、温度稳定性和抗光漂白能力并对pH具有灵敏的响应。在此基础上,建立了测定pH值的新方法。在最佳检测条件下,该方法的线性范围为pH 5-10,灵敏度为0.5 pH单位。该方法已被成功用于测定黄河水、自来水和二次水的pH值,与商品化pH计的测定值相比较,所测得pH的相对误差小于3%。此外,还对该SiNPs的细胞毒性进行了考察,结果表明其具有较低的生物毒性与良好的生物相容能力,据此性质将其成功用于细胞内荧光成像,此结果表明该SiNPs有望用于细胞内pH值的测定。(3)发展了新的合成铕掺杂的双发射荧光硅纳米颗粒(Eu@SiNPs)的一锅法并以所制备的Eu@SiNPs为探针建立测定环境样品中致病菌-炭疽杆菌芽孢的比率荧光新方法和检测试纸首次发展了无需后修饰合成具有双发射性质的铕掺杂的水溶性荧光硅纳米颗粒(Eu@SiNPs)的一锅法并对所制备的Eu@SiNPs的形貌和性质进行表征和研究。基于该Eu@SiNPs中Eu的天线效应和SiNPs的特异性识别能力,建立了快速、便捷、灵敏、高选择性地测定环境样品中致病菌-炭疽杆菌芽孢的新方法。在最佳检测条件下,该方法对芽孢的检测限低至2.38×10~4 spore/mL。该方法已被成功用于黄河水、自来水和土壤中细菌芽孢的测定且回收率良好。此外,还基于该Eu@SiNPs的优异性能发展了一种便捷、经济且能可视化测定细菌芽孢的试纸。