以提高荧光强度为导向纳米材料的合成及应用

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lihonggeng
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荧光金属纳米簇(nanoclusters,NCs)和碳量子点(carbon dots,CDs)作为两类新型荧光纳米材料,与半导体量子点和稀土金属掺杂材料相比,具有光物理性好、表面易修饰以及荧光性质可调节等优点,广泛应用在物质检测、纳米医学和细胞成像等领域。目前研究最多为荧光Cu NCs和荧光CDs,但是它们均存在荧光强度弱的问题。本文提出以提高荧光强度为导向合成荧光纳米材料的方法,围绕荧光Cu NCs和CDs存在的弱荧光的问题展开研究,利用元素掺杂、聚集诱导等策略制备了高荧光的Cu NCs和CDs,分别考察其荧光性能、结构、稳定性,并将其作为荧光探针用于重金属离子的检测和温度传感。  本研究主要内容包括:⑴采用生物小分子-谷胱甘肽为稳定剂和还原剂,基于弱荧光的Cu NCs,首次合成了高荧光的Cu/Ag双金属纳米簇(bimetal nanoclusters,BNCs),并成功的将其运用于温度传感。在Cu NCs的基础上引入Ag+后,与Cu NCs相比,Cu/Ag BNCs的荧光强度增加了9倍左右,其荧光发射峰发生了蓝移,由620 nm蓝移至604 nm。通过透射电子显微镜对合成的Cu/Ag BNCs进行表征,结果表明其平均粒径为1.4nm。X-射线光电子能谱分析(XPS)可知,Ag+和Ag0在合成的产物中是共同存在的。Cu/Ag BNCs具有抗高离子强度和阳离子特性,同时表现出对温度的敏感性。⑵还原型谷胱甘肽(L-GSH)保护的非贵金属铜纳米簇(Cu NCs@GSH)体系荧光强度较弱,利用聚集诱导原理改善了Cu NCs弱荧光的现象,并基于阳离子聚集诱导发光(Aggregation Induced Emission,AIE)现象,建立了检测Pb2+的分析方法。Pb2+浓度在200-700μmol/L范围内,荧光强度与浓度呈现良好的线性关系,检出限为106μmol/L,常见金属离子不干扰Pb2+的测定。本方法简单快速,并具有很高的选择性,可实现对Pb2+的可视化定性检测。⑶以色氨酸为原料制备荧光CDs,通过掺杂金属元素Fe3+成功的解决了CDs存在的弱荧光问题,合成的荧光Fe-CDs与CDs相比,其荧光强度增强了11倍左右。通过XPS数据分析,Fe3+的化合价并没有发生变化,结合多种表征分析,掺杂的Fe3+以配位的方式参与反应。合成的荧光Fe-CDs具有优越的发光性能及稳定性,在高浓度的常见的阳离子和阴离子溶液中均可稳定存在。更值得关注的是,合成的荧光Fe-CDs在有机相中会发生溶剂效应,特别是在乙二胺中。在水溶液中,紫外灯下可观察到荧光 Fe-CDs发射蓝色荧光,而在乙二胺溶液中可观察到黄绿色的荧光。
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