【摘 要】
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基于移动终端成像系统的荧光传感器具有可视化、低成本和快速便捷等优点,越来越受到化学和生物传感领域研究者的青睐,在环境有害物检测方面具有广阔的研究空间。然而,经典的基于单一荧光材料色度变化的可视化检测体系也存在光谱变化范围小,色度变化难以分辨,无法定量分析等不足,极大的限制了基于移动终端成像系统的荧光传感器的发展。本论文拟以天然水体中有害物质(如:氟离子、铀酰离子)的多色度变化的可视化检测为目标牵引
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基于移动终端成像系统的荧光传感器具有可视化、低成本和快速便捷等优点,越来越受到化学和生物传感领域研究者的青睐,在环境有害物检测方面具有广阔的研究空间。然而,经典的基于单一荧光材料色度变化的可视化检测体系也存在光谱变化范围小,色度变化难以分辨,无法定量分析等不足,极大的限制了基于移动终端成像系统的荧光传感器的发展。本论文拟以天然水体中有害物质(如:氟离子、铀酰离子)的多色度变化的可视化检测为目标牵引,基于电子诱导能量转移以及团聚诱导荧光淬灭等原理,探索构建多色度变化的荧光检测体系,并结合移动终端成像系统,实现对环境有害物的同步、快速、可视化检测,从而基于移动终端构建低成本、便携式荧光可视化分析平台。主要的研究内容包括以下两个方面:1.基于双发射荧光量子点杂化体的氟离子定量智能可视化分析平台:利用氟促硅氧键裂解反应,随着氟离子含量的增加,2-(叔丁基二苯基硅氧基)苯酚生成2-羟基苯酚,使得氨基修饰的双发射量子点杂化体的荧光颜色发生绿色到红色的连续变化。然后利用3D打印技术构建了相应的基于移动终端成像的传感平台。该平台可采集样品的荧光图像,并通过移动终端设备上自带色彩识别软件数字化解析荧光图像中的红、绿、蓝(RGB)数值。发现氟离子浓度与红色和绿色的比值(R/G)之间存在很好的线性关系(R2=0.9881)以及较宽的线性范围(0-70.0μM),最低检测极限(LOD)为2.0μM,低于世界卫生组织对水环境中所容许氟离子含量的最高值(~63.16μM)。2.基于智能手机的无标记荧光碳点检测体系对UO22+的定量可视化检测:通过水热法一步合成无标记的红色和蓝色荧光碳点,基于简单的比率混合(4:1)构建UO22+检测新体系。在该体系中,红色荧光碳点由于表面含有丰富的氨基,可以与UO22+离子发生明显的络合配位作用,从而诱导红色荧光碳点发生团聚,引起红色荧光的淬灭;与之相反的是,蓝色荧光碳点与UO22+离子之间没有明显的作用,UO22+离子加入并不影响蓝色碳点的荧光。随着UO22+离子含量的逐渐增加,在365 nm紫外光的照射下,体系的荧光颜色从红色逐级演变成蓝色。基于移动终端成像系统所构建的传感平台对体系的荧光颜色进行同步、实时的解析,发现红色和蓝色的比值(R/B)与UO22+离子浓度在0-30.0μM之间存在很好的线性关系,最低检测极限(LOD)为8.15μM。该方法大大缩短了检测时间,降低了检测成本,为现场检测水样中的UO22+离子提供了新的策略。
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