硅氮掺杂CQDs的制备及其检测水中Cr(Ⅵ)研究

来源 :黑龙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:superficalness
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近几十年来,现代工业快速发展的同时也伴随着六价铬(Cr(Ⅵ))污染加剧,碳量子点(CQDs)作为一种新型的荧光探针受到关注,但难以获得高量子产率和宽响应范围。因此开发杂原子掺杂和表面修饰CQDs材料作为检测Cr(Ⅵ)的荧光探针具有重要的意义。本文将Cr(Ⅵ)作为目标检测物,以硅、氮作为杂原子掺杂在CQDs中,大大提高了CQDs的量子产率,通过硅、氮共掺杂CQDs(Si,N-CQDs)与Cr(Ⅵ)的特异性荧光猝灭,实现水中Cr(Ⅵ)的检测,并对Si,N-CQDs进行表面修饰,增加了Si,N-CQDs对Cr(Ⅵ)的检测灵敏度。首先,通过水热法制备了Si,N-CQDs,考察了制备的Si,N-CQDs荧光探针的光学稳定性、结构和性能,并对猝灭机理进行分析。结果表明:Si,N-CQDs的最佳激发和最佳发射波长分别为355nm和464nm,在紫外光照射下发出蓝色荧光。Si,N-CQDs具有较高的量子产率(QY=75%)和良好的光稳定性和水溶液分散性。Si,N-CQDs对Cr(Ⅵ)检测的响应范围为0~75μM(R~2=0.9931),检出限为0.995μM,Cr(Ⅵ)浓度在500μM时,猝灭率达到80%以上。并对其检测Cr(Ⅵ)的机理进行讨论,猝灭机理被验证为福斯特共振能量转移(FRET)。为了进一步增加Cr(Ⅵ)检测灵敏度,拓宽Cr(Ⅵ)检测响应范围、降低Cr(Ⅵ)检测检出限,对Si,N-CQDs荧光探针进行优化,利用PEG400钝化Si,N-CQDs对Si,N-CQDs进行表面修饰,制备了PEG400钝化的Si,N-CQDs(P-CQDs),获得了更敏感的检测能力、更低检出限。制备的P-CQDs的最佳激发波长为335nm,最佳发射波长为420nm,在紫外光照射下发出明亮的蓝色荧光。优化的P-CQDs具有更高的量子产率(QY=77%)和更好的光稳定性。P-CQDs对Cr(Ⅵ)响应范围为0~200μM(R~2=0.9962),检出限为0.089μM,Cr(Ⅵ)浓度在200μM时,猝灭率达到80%以上,并对P-CQDs拓宽Cr(Ⅵ)检测范围的机理进行讨论。综上所述,本文研究了硅、氮元素掺杂和PEG400表面修饰对CQDs提高量子产率以及在拓宽响应范围、降低检出限方面的作用,为快速现场检测水中Cr(Ⅵ)的可行性提供了理论基础。
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