关键词:
碳化钛量子点
荧光探针
双模态
数字图像比色法
试纸条
摘要:
传感器技术是国民经济的基础性、战略性技术,是信息化的源头。其中,拥有优异选择性、灵敏度极高的荧光传感器,已取得一些阶段性的成果。近年来,具有卓越荧光性质的纳米材料蓬勃发展使其在构建荧光传感平台方面具有很强的竞争力。由二维TiCMXene为前体制备的新型碳化钛量子点(TiCMQDs)赋有独特的光学优势、稳定可调的物理化学性质,也给荧光传感领域注入了新的活力。研究人员致力于探寻高效合成TiCMQDs的策略、改良其荧光性质,以期构建新型的荧光传感体系。此外,随着数字图像比色技术的兴起,通过模型化目标物的浓度与荧光传感结合,进一步地实现了简便、现场化、可视的检测目的。因此,本文以TiCMQDs的制备和调控为出发点,开发了一系列灵敏、快速的荧光传感器用于食品目标分析物的智能检测。本论文的主要研究内容概括如下:1.利用掺杂的方式对TiCMQDs进行改性,提高量子产率,通过一步水热法合成了氮、硼掺杂的碳化钛量子点(N,B-TiCMQDs)。N,B-TiCMQDs表现出激发依赖的蓝色光致发光,最佳激发/发射峰在335/439 nm处,量子产率高达18.9%。利用N,B-TiCMQDs与Eu耦合的方法,建立了比率荧光探针对四环素(TC)的检测。在Eu/N,B-TiCMQDs体系中加入TC后,由于内滤效应和天线效应,N,B-TiCMQDs的蓝色荧光发射被猝灭,Eu的红色荧光发射逐渐增强。在0.2-20μM的浓度范围内,探针对TC浓度的响应具有良好的线性关系,检出限为20 nM。在检测过程中,溶液荧光颜色的变化(由蓝到红)使得进一步的可视化检测成为可能,并结合便携式的试纸条和数字图像比色法实现可靠、即时的分析。通过牛奶样品中TC的定量检测,验证了该方法的实用性。2.为进一步拓展TiCMQDs的应用范围,利用带正电荷碳点(CDs)和带负电荷TiCMQDs之间的静电吸引作用,构建TiCMQDs/CDs复合材料,制备了一种基于荧光共振能量转移(FRET)的新型比率荧光探针,用于可靠、灵敏地检测结晶紫(CV)。在单激发波长为340 nm的条件下,探针在440 nm和565 nm处呈现双发射峰,具有高效的FRET效率。CV使CDs的黄色荧光猝灭,而TiCMQDs的蓝色荧光保持不变,使得I/Inm荧光比值发生变化。得到检测CV的线性范围为0.02-2.0μM,检出限为8.6 nM。该探针成功地应用于鱼肉样品中CV的检测,回收率为94.0-106.5%。采用数字图像比色分析,R/R+G+B值与CV浓度的线性关系良好。该方法提供了基于TiCMQDs的复合荧光探针构建思路,并拓宽了TiCMQDs的检测应用范围。3.首次以甲酰胺为溶剂,微波辅助法合成了具有绿色荧光的氮、磷掺杂TiCMQDs(N,P-TiCMQDs),大大缩短了反应时间,并且改善了已报道TiCMQDs荧光发光区域多集中于400-450 nm区间的问题,进而设计基于N,P-TiCMQDs的亚硝酸根(NO)检测平台。1,10-邻二氮菲-铁(II)配合物(Phen-Fe)能通过内滤效应猝灭N,P-TiCMQDs的荧光,加入NO后,NO与Fe发生氧化还原反应使得荧光恢复,伴随着溶液颜色由橙色到无色的变化。因此,我们建立了比色/荧光双模态检测NO的方法。此外,结合制备的试纸条,智能手机捕获探针照片,并通过RGB(Red,Green,Blue)模型量化NO的浓度,实现对NO的现场快速检测。同时,此方法对火腿肠里NO的含量进行分析,验证其实际应用中的可靠性。