检测痕量重金属离子及有机磷的双发光高效量子点荧光探针

农药残留和重金属污染严重危害了人们的健康，如何研究开发出准确、快速、简便和经济的分析材料和方法以实现实时而高效地监测环境中重金属离子和果蔬中残留农药显得尤为迫切和重要。本研究将致力于以ZnO纳米晶和CdX（X=Se或Te）量子点（quantum dots, QDs）作为双发光纳米结构中的两种发光组分，使用SiO2将二者封装在内部形成ZnO/QDs@SiO2"核-壳"型介孔结构，并作为荧光探针，以荧光比值的变化反映被测物的浓度，利用介孔特性提高荧光探针检测重金属离子的灵敏度和下限，并通过在量子点表面修饰有机磷水解酶实现该纳米结构快速高效地检测农药残留中的有机磷，在荧光比值和待测物的种类和浓度之间建立数学模型，探讨介孔型双发光纳米结构高效、高灵敏度和高检测限的分子机理，为该类纳米荧光探针未来的商品化奠定理论基础。

本课题提出合成ZnO/QDs@SiO2双发光介孔纳米结构，并作为荧光探针，以荧光比值的变化反映被测物的浓度，利用介孔特性提高荧光探针检测重金属离子的灵敏度和下限，并通过在量子点表面修饰有机磷水解酶实现该纳米结构快速高效地检测农药残留中的有机磷，利用ZnO的荧光信号作为内标，提高检测结果的可靠性，取得如下进展：ZnO/QDs@SiO2双发光介孔纳米结构作为荧光探针，以相对荧光比值作为指标反映被测物水平，这有别于传统的单一量子点荧光探针，该类荧光探针将更准确和可靠； ZnO/QDs@SiO2双发光介孔纳米结构具有介孔特性和大的比表面积，有利于待测物在量子点表面富集。该类荧光探针将更稳定、灵敏度更高；与重金属离子的传统分析方法比较，使用ZnO/QDs@SiO2双发光介孔纳米结构作为荧光探针进行检测的优势在于高效和超低检测限，以典型的重金属离子铜、汞和铅的离子的实验研究表明本研究的双发光荧光探针通过纳米氧化锌的参比作用有效提高了对重金属离子的检测下限，这于食品的重金属离子的安全检测提供了重要的理论依据；使用ZnO/QDs@SiO2双发光介孔纳米结构作为荧光探针进行有机磷检测兼具准确、快速、简便和经济的特点，因此，ZnO/QDs@SiO2双发光介孔纳米结构将极大方便环境、食品领域中有机磷农药残留的分析。