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光诱导电子转移(PET)是光化学领域内一个至关重要的过程,是现代光化学研究的核心和关键,在太阳能转化,光刻蚀,有机合成,光催化,光释放等领域都有着及其重要的应用价值。其中由于纳米量子点具有宽的吸收带、高的摩尔消光系数和双光子吸收截面、非常优秀的光稳定性、适中的氧化/还原电位和激发能态及其较长的激发态寿命等特点,经常被作为一种优秀的光敏化剂,通过光诱导电子转移大量应用于光敏材料及其生物荧光探针等领域。因此,本课题组主要基于光诱导电子转移的原理及其纳米量子点稳定的光化学性质,开展了本论文的以下几个工作:
1.纳米量子点光催化裂解水制备氢气的研究
有机染料如联吡啶钌、卟啉等都是光催化裂解水制备氢气常用的光敏剂,但是有机染料普遍存在激发态寿命短,光稳定性不够,容易光漂白和氧化等不良缺点而不能被广泛应用,所以在本工作中,我们以具有非常优秀的光化学性质的纳米量子点为光敏剂,研究了纳米量子点/甲基紫精/Pt体系在光催化裂解水制备氢气领域内的过程及应用。
2.纳米量子点光敏化释放抗癌药物体系的研究
文献报道,对亚甲基吡啶酯盐(N-Alkyl-4-Picolinium ester)是一个非常有效的光敏性的前体,一旦获得电子生成自由基后,就能有效地促使酯键的断裂,从而导致一些带羧基或磷酸基团化合物的释放。本论文的第二部分工作,就是基于光诱导电子转移机理,以纳米量子点为光敏剂,设计合成了一个具有荧光标记示踪和光释放药物的纳米量子点/对亚甲基吡啶酯盐体系,研究了该体系在光控制与荧光示踪双重功能条件下释放羧酸类药物的过程。
3.纳米量子点作为荧光探针对谷胱甘肽高选择性的检测
谷胱甘肽,作为生物体内最重要的非蛋白巯基化合物之一,对于平衡生物体内的氧化还原反应具有重要意义。纳米量子点基于其稳定的光化学性质,是一种很好的荧光探针材料,在这部分工作中,我们结合“光诱导电子转移导致荧光淬灭”、及“配体交换导致荧光恢复”这一过程,设计合成了纳米量子点/甲基紫精的OFF/ON荧光探针,该探针对谷胱甘肽的检测显示了很高的敏感性及选择性。