基于碳点与铽配位聚合物的新型比率荧光探针构建及应用于重金属离子和农药检测
荧光分析法具有探针多样、灵敏度高、选择性好、操作简便以及响应速度快等诸多优点，被广泛应用于环境监测、光电器件、生物成像和药物运输领域。碳点（Carbondots，CDs）是一种零维碳基纳米材料，具有良好的水溶性、优异的光稳定性、较高的量子产率、丰富的表面官能团，CDs可以作为荧光探针用于检测重金属离子。镧系配位聚合物（Lanthanidecoordinationpolymers，LnCPs）通过配体、镧系离子自组装形成，具有荧光寿命长、荧光发射峰窄以及斯托克斯位移大的特点。LnCPs在自组装过程中可以将有机染料、金属纳米离子或量子点包覆于其中，形成具有两个荧光发射中心的比率荧光探针，将两个荧光峰的比值作为检测信号能提高检测的灵敏度。因此，在本研究中，构建了三种基于CDs和LnCPs的荧光探针用于不同目标物的检测，主要工作如下： 1.微波法合成苹果酸衍生的氮掺杂碳点及其在Hg2+检测中的应用 采用微波法制备一种氮掺杂的碳点，尿素、苹果酸分别作为氮源和碳源参与反应，由此方法制备的碳点记作MU-CDs。MU-CDs具有良好的光学性能和光稳定性，量子产率高达24%，并且Hg2+的加入能够选择性猝灭MU-CDs的荧光。基于该荧光猝灭现象，建立了Hg2+的荧光检测方法，Hg2+的线性范围为0.05-100μM，检出限低至10nM。通过能级计算和荧光寿命分析，证实MU-CDs的电子能够向Hg2+空的d轨道转移，该荧光猝灭机理属于动态猝灭。 2.基于碳点与镧系配位聚合物的比率荧光探针及其在Ag+检测中的应用 在腺苷酸（AMP）与铽离子（Tb3+）自组装形成聚合物（AMP/Tb）的过程中，引入碳点（MU-CDs）作为客体，可形成一种封装碳点的镧系配位聚合物（MU-CDs@AMP/Tb）。MU-CDs@AMP/Tb仅在450nm处显示出碳点的特征峰，加入Ag+后，545nm处Tb3+的特征峰会显著增强。基于此现象，建立了一种同时产生双荧光信号变化的比率荧光探针用于银离子检测，Ag+的线性范围是1-100μM，检出限是0.42μM。通过FT-IR、SEM、XPS对AMP/Tb和AMP/Tb-Ag+进行表征，探究AMP与Tb3+、Ag+的结合位点，通过荧光寿命变化分析Ag+增强Tb3+荧光的作用机制。 3.基于铽离子与氮磷共掺杂碳点自组装法构建的比率荧光探针及其在杀螟丹检测中的应用 将单磷酸腺苷（AMP）作为碳、氮、磷源水热法合成氮磷共掺杂碳点（AMP-CDs）。加入Tb3+，溶液中存在的AMP分子与Tb3+形成具有网状结构的聚合物，并将碳点封装于其中，形成一种新型的具有双发射中心的比率荧光探针AMP-CDs@Tb。AMP-CDs@Tb可用于检测常见的有机硫农药杀螟丹，线性范围是0.1-10μM，检出限是14nM。
比率荧光探针;碳点;荧光;镧系配位聚合物;重金属离子;农药检测
北京化工大学
硕士
化学
魏芸
2022
中文
O657.3
2022-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）