特殊微环境下量子点化学发光调控研究及其在植物激素检测中的应用

Quantum dots (QDs) have drawn consistent attention of researchers due to their unique physical and chemical properties and size-dependence. The wide excitation spectrum, large stokes shift and good light stability give them special advantages in resonance energy transfer field. Exploring different strategies to improve the efficiency of energy transfer and control the luminescence behavior has great importance to both fundamental and applied investigation. In this project, we intend to improve the chemiluminiscence (CL) resonance energy transfer efficiency of QDs. QDs are assembled on the surface of layered double hydroxide nanosheets. Change the microenvironment of the QDs and control the optical properties of the QDs by adjusting the charge density and its distribution of layered double hydroxide sheets. Salicylic acid (SA) is a plant hormone which exists universally in plants. As the acceptors of CL resonance energy transfer, the QD-layered double hydroxide nanosheet hybrid nanocomposites are used to enhance the CL emissions from the SA-potassium permanganate system. Therefore, we can develop a CL tool to monitor SA with low detection limit and high sensitivity. This CL tool will be expanded to monitor other plant hormones (jasmonic acid and abscisic acid). This project not only extends the application of the QDs in CL field, but also lays a foundation for the further study of the function of plant hormones in plant stress resistance.

量子点纳米材料以其独特的物理和化学性质与尺寸的依赖性，引起了学者们的广泛关注，尤其是其在光学方面的特殊性质使其在共振能量转移领域具有独特的优势。如何提高量子点纳米材料能量转移效率，实现对其发光行为的调控，对量子点纳米材料的基础研究和拓展其应用具有重要意义。本项目拟以提高量子点参与的化学发光体系的共振能量转移效率为主线，合成表面活性剂修饰的量子点-水滑石纳米片复合材料，通过调节水滑石纳米片层板电荷密度及其分布等手段，改变复合材料中量子点的微环境，调控量子点的光学性能。选取普遍存在的植物激素水杨酸为研究对象，利用该复合材料作为化学发光能量接受体，放大水杨酸-高锰酸钾体系的化学发光信号，构筑植物样品中水杨酸的高灵敏度化学发光探针，并将该方法拓展到其他植物激素（茉莉酸和脱落酸）含量的测定。此项目的成功将拓展量子点在化学发光领域的应用，对实现植物激素的高灵敏度化学发光检测提供新的出路。

本项目以提高化学发光效率为目标，研究了材料结构与化学发光性能的关系，设计了一种高灵敏度检测植物激素水杨酸的化学发光型探针。本项目从量子点结构与化学发光性能的关系和水滑石纳米材料构筑的微环境对化学发光信号的影响两个方面展开，系统研究了特殊微环境下量子点化学发光行为、微环境改变与发光性能调控的内在联系和植物激素水杨酸含量的高灵敏度检测。取得如下成果：（a）建立量子点结构和化学发光性能相关性，加深了材料结构对发光性能影响的认识，为开发新型传感器提供可靠的理论基础。（b）探索特殊微环境提高化学发光体系发光效率的机理，揭示微环境下几何构型与发光性能的关系，为提高化学发光分析法检测灵敏度提供了新的策略。（c）设计植物激素水杨酸高灵敏度化学发光探针，对实现植物激素的高灵敏度化学发光检测提供新的出路。（d）进一步拓展化学发光分析方法在材料表征和温度传感等方面的应用，深化化学发光型传感器的开发与有效利用。