荧光硅量子点的制备及应用研究

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荧光硅量子点(f-SiQDs)是一种零维纳米晶体。由于其低毒性、生物相容性和荧光性能,使其在环境和生物、太阳能等领域有潜在的应用价值,成为了目前的研究热点。本文着重关注荧光硅量子点的制备方法及其功能化的研究,利用不同的方法对荧光硅量子点表面进行修饰,得到具有不同性质的智能材料,并讨论其光电性质及在离子检测生物医学、传感器上的应用。所做的工作概括如下:  首先,制备荧光硅量子点。采用纯硅片为原料,通过水热法在200℃下刻蚀数小时制得发蓝绿色荧光的硅量子点,为2-3nm的圆球状颗粒。与已报道的合成方法相比,这种方法简单、方便、经济、实验室可行。未经表面改性的硅量子点表面含有很多的-OH,可以很好的分散在水溶液中,由于其具有好的荧光性能及pH稳定性可用于Cu2+检测,最精确可以检测到0.5μM的Cu2+,达到了饮用水的标准。  在此基础上,选用光响应分子—羧基螺吡喃对荧光硅量子点进行表面修饰,得到具有光响应性能的“光控荧光分子开关”。通过化学键将羧基螺吡喃修饰在硅量子点的表面,在紫外光/可见光的照射下,修饰在荧光硅量子点表面的螺吡喃分子可以在开环与闭环之间可逆转变,并且发蓝绿光的荧光硅量子点可以与开环状态(MC)的螺吡喃发生能量转移效应。螺吡喃修饰的荧光硅量子点分子开关不仅具有光可逆调节性,而且还具有响应快、稳定性好、抗疲劳等优点。  此外,本论文还采用了可逆加成—断裂链转移聚合(RAFT)的方法在荧光硅量子点表面修饰了聚异丙基丙烯酰胺聚合物(f-SiQDs-PNIPAM),以反应时间为变量制备了一系列分子量不同的无机—有机复合材料。采用荧光光谱、红外光谱、凝胶渗透色谱等对其进行表征。并讨论了制得的复合纳米粒子在温度检测方面的应用。
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