基于量子点发光的重金属离子比色传感研究

研究根据双色复合光成色原理，合成双色发光纳米颗粒，实现重金属离子比色传感检测。利用包埋于纳米硅球内部的量子点所具有的发光稳定且不受外界金属离子种类和浓度干扰的特点，以其为稳定的荧光发光背景光源；通过选择具有不同发光波长的另种量子点，并将其键合于纳米硅球外部，该量子点的荧光强度可灵敏地随外界重金属离子的含量变化而改变。通过强度稳定的基色荧光与强度变化的外部荧光的复合，将传统的荧光强度变化转化为浓度对应的颜色变化，易于人眼的分辨和直观判断。该双色比色的传感模式将宏观比色与微观测量模式相连接，在生物学、化学、环境科学、生命科学中将有广泛的应用。

研究工作设计了以巯基丙酸修饰的CdTe（CdTe@MPA）、谷胱甘肽修饰的CdTe（CdTe@GSH）、聚甲基丙烯酸钠修饰的银簇（AgNCs@PMAA）、牛血清白蛋白修饰的金簇（AuNCs@BSA）、罗丹明衍生物（RHD）和钙黄绿素蓝（Calcein Blue, CB））为荧光探针，通过交叉反应测定七种重金属离子（Ag+、Hg2+、Pb2+、Cu2+、Cr3+、Mn2+和Cd2+）的荧光传感阵列。考察了各荧光探针的光学特性及不同pH和不同离子浓度下，阵列传感器的响应特性，并利用化学统计分析方法分析实验数据。实验结果表明，所选用的荧光探针都有很好的紫外吸收，并具有很强的荧光强度。pH的影响研究结果显示，pH为7时，传感阵列对重金属离子区分效果最好。通过对已知和未知样品金属离子组的测定比对，结果表明传感阵列对7种重金属离子具有一定的定性能力。研究工作为荧光检测和阵列传感的结合，设计N×N交叉反应荧光阵列传感器用于定性分析重金属离子建立了一定的基础。.研究工作合成了牛血清白蛋白修饰的金簇（AuNCs@BSA）、银簇（AgNCs@BSA）、铜簇（CuNCs@BSA）、金银合金簇（Au@AgNCs@BSA）和谷胱甘肽修饰的银簇（AgNCs@GSH）五种荧光贵金属簇。它们的最大激发波长约在350 nm左右，为在同一波长激发下实现对重金属离子的测定提供了可能性。通过pH值以及缓冲液的选择和优化，确定了pH 7醋酸钠-盐酸的测试缓冲液。 研究了所合成的五种贵金属簇对九种浓度均为10 μM的重金属离子（Ag+、Cd2+、Hg2+、Cu2+、Pb2+、Cr3+、Mn2+、Ni2+、Co2+）的响应。实验结果表明，所设计的传感阵列对各金属离子有较好的响应，能很好的识别Ag+、Cd2+、Pb2+和Cr3+，特别是Ag+和Cr3+。可利用CCD照相机拍摄所设计的传感阵列，在紫外灯下对重金属离子响应时产生的颜色变化情况，实现该传感阵列对重金属离子的可视化测定。研究结果初步证实了该传感阵列可利用于重金属离子检测的可行性。