金、银等贵金属纳米簇（Noble metal nanoclusters,NMNCs）作为一种新型的荧光纳米材料,在构建荧光传感器、荧光标记和生物成像等多个应用领域均表现出显著优势。其中,以蛋白为模板合成的金纳米簇（Gold nanoclusters,GNCs）在光稳定性、生物相容性、绿色合成和表面功能化修饰等方面特点突出,已成为现阶段该领域的研究热点。目前,已被报道用于合成GNCs的蛋白模板多为生物模式蛋白,如牛血清白蛋白（Bovine serum albumin,BSA）、转铁蛋白（Transferrin）和乳铁蛋白（Lactoferrin）等,或一些功能酶,如溶菌酶（Lysozyme）、胰蛋白酶（Trypsin）和胃蛋白酶（Pepsin）等。大豆蛋白作为一种来源广泛、制备技术成熟、材料性能卓越和成本相对低廉的工业蛋白产品,在食品、化工和生物制造等多个领域应用十分普遍。如能以相对低成本和获得更为便利的大豆蛋白为模板开发具有与上述生物模式蛋白或功能酶保护荧光性能和应用效果等同的GNCs,无疑将成为GNCs的合成配体研究和应用推广的一大突破。基于此,本论文以大豆蛋白为模板,系统地开展重金属、叶枯唑等金纳米簇荧光传感检测技术开发和机制研究,并取得了阶段性成果:1.以大豆蛋白为合成模板,采用一步水热还原法制备大豆蛋白模板化金纳米簇（SP-GNCs）,并进行材料表征和荧光稳定性考察。实验结果显示:在大豆蛋白浓度为70 mg/mL,反应体系p H为12.0,60℃反应7 h的合成反应条件下,成功制备得到以大豆蛋白为配体、具有粉红色荧光现象（荧光发射波长为604 nm）的SP-GNCs,其量子产率为6.61%,TEM显示呈球形颗粒分散,平均直径为1.83 nm。通过结合光谱、能谱和TEM等表征手段也有力确证了SP-GNCs的形成。荧光稳定性考察结果表明SP-GNCs具有很好的光稳定性,能够在较长时间内（>120 d）保持基本恒定的荧光强度。2.应用光谱分析技术,研究SP-GNCs合成过程荧光和配体蛋白构象变化之间存在的潜在联系。研究结果表明:在合成过程中,SP-GNCs荧光效应的决定因素随着反应时间的推进而变化。在合成反应初期（60 min以内）荧光强度升高是由Au核主导,之后则是由Au核与配体蛋白共同决定。而配体蛋白的结构也相应经历了从有序到无序再到有序的转变,同时,其在合成反应中所起的作用也从提供还原力过渡为保护Au核及经配体-金核电子转移机制（Ligand-to-metal charge transfer,LMCT）贡献GNCs荧光效应。结合二维（2D）光谱相关分析得出,在SP-GNCs合成过程中Au核的形成和生长以及LMCT效应是导致配体蛋白构象发生变化的主要原因。3.基于Cu²⁺和Hg²⁺对SP-GNCs的荧光猝灭现象研究和构建Cu²⁺和Hg²⁺的荧光检测传感器,实现了对二者的高灵敏度和选择性检测。实验结果显示:Cu²⁺和Hg²⁺的线性检测浓度范围分别为0-400μmol/L和0-40 nmol/L,最低检测限（3σ）分别为10μmol/L和2 nmol/L。除Cu²⁺和Hg²⁺外,K⁺等其它12种金属离子对SP-GNCs均无明显荧光响应,且即使K⁺等其它12种金属离子与Cu²⁺或Hg²⁺共存时也不能干扰目标离子的检测。通过在Cu²⁺和Hg²⁺共存体系中引入EDTA,实现了对Hg²⁺的唯一选择性检测。对于引入EDTA的情况,Hg²⁺的线性检测浓度范围为5-80 nmol/L,最低检测限（3σ）为5 nmol/L。构建成功的Cu²⁺和Hg²⁺荧光检测传感器在对实际水样（自来水和太湖水）中Cu²⁺和Hg²⁺的加标测定均取得了较为满意的回收率。研究Cu²⁺和Hg²⁺对SP-GNCs的荧光猝灭机制得出,两者都是通过静态猝灭机制作用于SP-GNCs。4.基于叶枯唑对SP-GNCs的荧光猝灭效应,设计和建立以SP-GNCs作为荧光探针快速检测叶枯唑的可视化荧光测定方法。实验结果显示:在pH为8.0,室温反应10 min的最佳检测条件下,叶枯唑的线性检测浓度范围为5-100μg/mL,最低检测限（3σ）为5μg/m L。所建立的荧光探针对乐果（Dim）、吡虫清（Ace）、除虫菊脂（Pyr）、草甘膦（Gly）和吡虫啉（Imi）等5种大白菜种植常用的农药无明显响应,可实现对叶枯唑的选择性检测。同时,所建立的荧光探针还可以进行可视化快检。对市售大白菜样品的加标回收检测效果良好。研究叶枯唑猝灭SP-GNCs荧光机理,表明其荧光猝灭过程分为两步,首先通过静电作用结合到配体蛋白上,再经由类似巯基蚀刻作用使金核分解失去荧光效应。5.研究配体蛋白预变性处理和金属掺杂对GNCs荧光性能的影响。实验结果表明:在对大豆蛋白进行预变性处理后,合成得到的变性大豆蛋白模板化金纳米簇（dSP-GNCs）和原SP-GNCs相比有明显的荧光增强现象,其中,热变性处理组（荧光增强31倍）优于采用变性剂处理组（荧光增强23倍）。同时,两者的荧光发射峰位置均发生了红移,分别位于651 nm和669 nm处。采用热变性预处理的大豆蛋白dSP合成Ag掺杂GNCs时,在Au:Ag摩尔比为9:1,60℃反应6 h的最佳合成条件下,制得的Ag掺杂变性大豆蛋白模板化金纳米簇（dSP-Ag/AuNCs）和原SP-GNCs相比荧光增强至106倍,荧光发射峰位置也红移至702 nm处。通过结合光谱和能谱等表征手段有力确证了dSP-Ag/AuNCs的形成。TEM显示呈球形颗粒分散,平均直径为1.93 nm。综上,本论文以大豆蛋白为模板成功制备了优于BSA等模式蛋白保护的金纳米簇（量子产率约6%）荧光性能的SP-GNCs,并基于其荧光效应成功构建了对重金属离子(Cu²⁺和Hg²⁺)和农药小分子（叶枯唑）的荧光检测传感器,均表现出优良的检测应用效果。此外,通过对配体大豆蛋白预变性处理和Ag掺杂技术制备得到了荧光性能显著提高的新型金纳米簇。由此可见,以成本更低廉和获得更加便利的大豆蛋白为模板来合成贵金属纳米簇材料,其性能和应用效果并不逊色于之前已报道的采用模式蛋白或功能酶为配体合成的纳米簇。本论文为拓宽GNCs合成配体研究范围提供了极具实际意义的实例参考,同时也为研究改善和提高以蛋白为模板的GNCs荧光性能提供了思路和方法借鉴。