荧光量子点报告 1

第４２卷第１期２０２３年２月沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＬｉｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ ４２Ｎｏ １Ｆｅｂ ２０２３收稿日期:２０２２－０５－２４基金项目:广西自然科学基金项目(２０１９ＧＸＮＳＦＡＡ１８５０１３)作者简介:汪登鹏(１９９５ )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎻ通信作者:高锋(１９７６ )ꎬ男ꎬ副教授ꎬ研究方向:稀土功能材料ꎮ文章编号:１００３－１２５１(２０２３)０１－００６１－０７ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点荧光探针检测Ｃｕ２＋汪登鹏ꎬ高㊀锋ꎬ藤田澧久(广西大学资源环境与材料学院ꎬ南宁５３００００)摘㊀要:采用液相反应法在水介质中合成巯基乙酸封端的ＣｄＳｅ/ＣｄＳ核壳结构量子点ꎬ基于Ｃｕ２＋对量子点荧光的猝灭效应ꎬ以ＣｄＳｅ/ＣｄＳ核壳量子点为荧光探针定量检测水溶液中Ｃｕ２＋的浓度ꎮ研究结果表明:Ｃｕ２＋的浓度为０.５~６０μｍｏｌ/Ｌ时ꎬＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的荧光强度与Ｃｕ２＋的浓度成良好的分段线性关系ꎬ浓度检测限为０.０６μｍｏｌ/Ｌꎻ该荧光探针对Ｃｕ２＋的检测具有高选择性ꎻ对实际自来水样品中Ｃｕ２＋的检测结果准确可靠ꎻ量子点的淬灭机理为动态淬灭ꎮ关㊀键㊀词:量子点ꎻ荧光淬灭ꎻＣｕ２＋检测ꎻ荧光探针中图分类号:Ｏ６５７.３文献标志码:ＡＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００３－１２５１.２０２３.０１.０１０ＣｄＳｅ/ＣｄＳＱｕａｎｔｕｍＤｏｔＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅＰｒｏｂｅｆｏｒＤｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＣｕ２＋ＷＡＮＧＤｅｎｇｐｅｎｇꎬＧＡＯＦｅｎｇꎬＦＵＪＩＴＡＴｏｙｏｈｉｓａ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓꎬＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｎｉｎｇ５３００００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＣｄＳｅ/ＣｄＳｃｏｒｅ￣ｓｈｅｌｌｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ(ＱＤｓ)ｗｉｔｈｔｈｉｏｇｌｙｃｏｌｉｃａｃｉｄｗｅｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ￣ｌｙｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｉｎａｑｕｅｏｕｓｍｅｄｉｕｍｂｙｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅｒｅａｃｔｉｏｎ.ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｑｕｅｎｃｈｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆＣｕ２＋ｏｎＱＤｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅꎬｔｈｅＣｄＳｅ/ＣｄＳｃｏｒｅ￣ｓｈｅｌｌＱＤｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｐｒｏｂｅｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙａｎａｌｙｚｅＣｕ２＋ｉｎａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｉｎ￣ｔｅｎｓｉｔｙｏｆＣｄＳｅ/ＣｄＳＱＤｓｈａｓａｇｏｏｄｆｒａｃｔｉｏｎａｌｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＣｕ２＋ｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ０.５~６０μｍｏｌ/ＬꎬａｎｄｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｌｉｍｉｔｏｆＣｕ２＋ｉｓ０.０６μｍｏｌ/Ｌ.ＴｈｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｐｒｏｂｅｈａｓａｈｉｇｈｅｒｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙｆｏｒＣｕ２＋ｔｈａｎｏｔｈｅｒｍｅｔａｌｉｏｎｓꎬａｎｄｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＣｕ２＋ｉｎａｃｔｕａｌｔａｐｗａｔｅｒｓａｍｐｌｅｓａｒｅａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅ.ＴｈｅｑｕｅｎｃｈｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＱＤｓｉｓｄｙｎａｍｉｃｑｕｅｎｃｈｉｎｇ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｑｕａｎｔｕｍｄｏｔꎻｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｑｕｅｎｃｈｉｎｇꎻＣｕ２＋ｄｅｔｅｃｔｉｏｎꎻｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｐｒｏｂｅ㊀㊀河流和湖泊中的有毒重金属ꎬ如铬㊁镉㊁铜㊁铅和汞等ꎬ对动物㊁植物及人类的生存和健康影响很大[１]ꎮ其中铜是生物必需的元素之一ꎬ铜的缺乏会导致生物体的某些功能障碍ꎬ但过度摄入铜会导致铜中毒ꎬＣｕ２＋是铜最常见的价态ꎬ痕量Ｃｕ２＋的测定具有重要的意义ꎮ目前检测Ｃｕ２＋的方法主要有原子吸收光谱法[２]㊁原子荧光分光光度法[３]㊁电感耦合等离子体质谱法㊁电化学法[４]和荧光探针法[５]等ꎮ与荧光探针法相比较ꎬ其他几种方法虽然都具备一定的检测能力ꎬ但存在选择性差㊁灵敏度不高ꎬ或具有高选择性与灵敏度但设备复杂㊁昂贵ꎬ或存在样品制备程序复杂等问题ꎬ故其应用受到一定限制ꎮ荧光探针法最大的优势是其荧光响应迅速ꎬ此外还具有可视性和灵敏度高㊁检测重金属离子的选择性好㊁线性范围宽等优点ꎬ且该检测方法成本低㊁操作简单ꎮ上述诸多优势使得荧光探针成为当前研究的热点ꎬ并广泛应用于生物医学和分析化学等领域[６]ꎮ荧光探针大致可分为有机荧光探针和无机荧光探针ꎮ与有机荧光探针相比ꎬ无机量子点具有高荧光量子产率㊁荧光发射光谱可调㊁多种荧光颜色可视性的优点ꎮ用于检测Ｃｕ２＋的量子点荧光探针较多ꎬ如ＣｄＸ(Ｘ代表Ｔｅ㊁Ｓｅ㊁Ｓ)[７]㊁ＺｎＳ㊁Ｃ[８]和Ａｕ量子点[９]等ꎮ根据光谱特性ꎬ量子点荧光探针可分为基于单一荧光峰强度变化的普通荧光探针和基于两个发射峰相对强度的比率荧光探针[１０]ꎻ根据结构ꎬ量子点可分为单晶体型㊁核壳型和混晶型等[１１－１３]ꎮ量子点检测Ｃｕ２＋有Ｔｕｒｎ￣ｏｆｆꎬＯｆｆ￣ｏｎ两种方式ꎮ本文首先制备疏基乙酸封端的ＣｄＳｅ/ＣｄＳ核壳型量子点ꎬ并通过Ｘ射线衍射仪(ＸＲＤ)㊁透射电子显微镜(ＴＥＭ)和光致发光光谱(ＰＬ)对其进行表征ꎻ然后以该量子点作为Ｃｕ２＋浓度检测探针ꎬ基于Ｔｕｒｎ￣ｏｆｆ模式定量检测水溶液中Ｃｕ２＋的浓度ꎻ最后使用该荧光探针对自来水样品中的Ｃｕ２＋浓度进行检测ꎮ１㊀实验部分１.１㊀实验试剂疏基乙酸(ＴＧＡ)㊁硼氢化钠(ＮａＢＨ４)㊁氯化镉(ＣｄＣｌ２ ２.５Ｈ２Ｏ)㊁硫化钠(Ｎａ２Ｓ ９Ｈ２Ｏ)和各种金属离子标准溶液(Ｋ＋㊁Ｎａ＋㊁Ｍｇ２＋㊁Ｂａ２＋㊁Ａｌ３＋㊁Ｍｎ２＋㊁Ｆｅ３＋㊁Ｃａ２＋㊁Ｐｂ２＋㊁Ｃｕ２＋㊁Ｚｎ２＋㊁Ｃｄ２＋)ꎬ均购自国药集团化学试剂有限公司ꎻ盐酸(ＨＣｌ)㊁三羟甲基氨基甲烷(Ｔｒｉｓ)ꎬ购自阿拉丁试剂(上海)有限公司ꎮ所有试剂均为分析纯ꎮ１.２㊀实验仪器透射电子显微镜(Ｆ２００Ｘ型ꎬ赛默飞世尔科技公司)ꎻ高灵敏稳瞬态荧光光谱仪(ＦＬ３Ｃ￣１１１ＴＣ￣ＳＰＣ型ꎬ堀场仪器(上海)有限公司)ꎻＸ射线衍射仪(Ｄ/ＭＡＸ２５００Ｖ型ꎬ日本理学公司)ꎻ傅里叶红外光谱仪(ＮｉｃｏｌｅｔｉＳ２０型ꎬ赛默飞世尔科技公司)ꎮ１.３㊀ＣｄＳｅ/ＣｄＳ核壳量子点的制备采用液相反应法[１４]制备ＣｄＳｅ/ＣｄＳ核壳量子点ꎮ向三颈烧瓶中通氮气３０ｍｉｎ后ꎬ分别加入一定量的单质Ｓｅ㊁ＮａＢＨ４和１０ｍＬ超纯水ꎬ剧烈搅拌后得到无色澄清的ＮａＨＳｅ溶液ꎮ称取一定量的ＣｄＣｌ２溶解于１００ｍＬ超纯水中ꎬ然后加入一定体积的ＴＧＡꎬ再加入１ｍｏｌ/Ｌ的ＮａＯＨ溶液调节ｐＨ为１１ꎬ再通入氮气３０ｍｉｎ以排除氧气ꎮ将配制好的ＮａＨＳｅ溶液快速转移至ＣｄＣｌ２混合溶液中ꎬ边通氮气边剧烈搅拌ꎬ升温至８０ħ加热回流３０ｍｉｎꎬ得到ＣｄＳｅ溶液ꎮ待其冷却至室温后ꎬ按照ＣｄＳｅ和ＣｄＳ物质的量比为１ʒ１配制一定量的ＣｄＣｌ２和Ｎａ２Ｓ溶液ꎬ在剧烈搅拌下逐滴加入ＣｄＳｅ溶液中ꎬ将反应体系升温至８０ħ并回流３０ｍｉｎ后制备得到ＣｄＳｅ/ＣｄＳ核壳结构的量子点ꎮ使用无水乙醇洗涤量子点ꎬ离心３次后重新分散于超纯水中待用ꎮ１.４㊀量子点检测Ｃｕ２＋的浓度将３００μＬ的ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点溶液㊁２.４ｍＬ的Ｔｒｉｓ￣ＨＣｌ缓冲液(浓度为１０ｍｍｏｌ/ＬꎬｐＨ为９.０)㊁３００μＬ的Ｃｕ２＋溶液混合后静置１０ｍｉｎꎬ再采用３９７ｎｍ波长近紫外光激发ꎬ检测其发射的荧光强度ꎮ２㊀结果与讨论２.１㊀量子点的表征测试得到ＣｄＳｅ和ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的ＸＲＤ图谱ꎬ如图１所示ꎮ图１㊀ＣｄＳｅ和ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的ＸＲＤ图２６沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀第４２卷㊀㊀由图１可见ꎬＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的ＸＲＤ谱线在衍射角２５.８ʎ㊁４３.２ʎ和５０.５ʎ三个位置出现清晰的衍射峰ꎬ峰位介于立方ＣｄＳｅ和ＣｄＳ的(１１１)㊁(２２０)和(３１１)晶面的特征峰之间ꎬ说明ＣｄＳｅ的内核与ＣｄＳ包层之间存在相互作用力ꎬ使晶格参数发生变化ꎬ从而使其衍射峰位产生偏移ꎮ在ＣｄＳｅ外延生长ＣｄＳ的纳米颗粒中也观察到类似的衍射峰[１５]ꎮ此外ꎬ与ＣｄＳ和ＣｄＳｅ晶体相比ꎬ这些衍射峰出现明显宽化的现象ꎬ反映出所制备ＣｄＳｅ/ＣｄＳ样品的量子点特征ꎮ采用透射电子显微镜/能谱仪(ＴＥＭ/ＥＤＳ)对ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点进行分析ꎬ结果如图２所示ꎮ图２㊀ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的ＴＥＭ/ＥＤＳ分析㊀㊀由图２(ａ)可见ꎬＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点显示出良好的分散性ꎬ单个粒子接近球形ꎮ根据量子点统计数据(图２(ａ)中粒径分布插图)可知ꎬ量子点的平均粒径约为２.４ｎｍꎮ图２(ｂ)中晶格条纹清晰ꎬ晶面间距为０.２１８ｎｍꎬ对应ＣｄＳｅ的(２２０)晶面ꎬ证明产物中存在ＣｄＳｅꎻ在量子点晶格内部及边缘ꎬ没有观察到明显的晶格畸变ꎬ说明ＣｄＳ与ＣｄＳｅ具有很好的晶格匹配性ꎬＣｄＳｅ表面可能外延生长出ＣｄＳ层ꎮ由图２(ｃ)可视区域内个别较大量子点的能谱分析结果可以观察到ꎬＣｄ㊁Ｓ㊁Ｓｅ元素分布较为均匀ꎬＳ元素分布于量子点团聚体的整个投影区域ꎬ而Ｓｅ元素倾向于分布在投影区域的内部ꎬ分布面积明显小于Ｓ元素ꎬ表明合成物质为ＣｄＳｅ/ＣｄＳ核壳结构的量子点ꎮＣｄＳｅ和ＣｄＳｅ/ＣｄＳ的吸收光谱与荧光光谱如图３所示ꎮ图３㊀ＣｄＳｅ与ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点吸收光谱和荧光光谱㊀㊀由图３可以看出ꎬＣｄＳｅ/ＣｄＳ的吸收峰相较于ＣｄＳｅ有少许蓝移ꎬ相同的现象也发生于其荧光光谱中ꎮ这是由于在ＣｄＳｅ表面外延生长形成ＣｄＳ壳层所致ꎮ此外ꎬ图３(ｂ)中ＣｄＳｅ/ＣｄＳ的荧光强度远远高于ＣｄＳｅ的强度ꎬ这是由于ＣｄＳ壳层对ＣｄＳｅ核粒子的表面缺陷进行了修饰ꎬ减少了ＣｄＳｅ禁带结构中的缺陷能级数量ꎬ提高了ＣｄＳｅ３６第１期㊀㊀㊀汪登鹏等:ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点荧光探针检测Ｃｕ２＋激子复合发光的强度[１５]ꎮ２.２㊀荧光检测条件的优化按１.４中实验方法ꎬ采用ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点检测Ｃｕ２＋浓度ꎬ改变静置反应时间ꎬ测得不同反应时间下ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的荧光强度及Ｃｕ２＋诱使ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的荧光淬灭ꎬ结果如图４所示ꎮ图中纵坐标为荧光强度比Ｉ/Ｉ０ꎬＩ表示添加Ｃｕ２＋时量子点的荧光强度ꎬＩ０表示不添加Ｃｕ２＋时量子点的荧光强度ꎮ图４㊀反应时间对荧光强度的影响㊀㊀由图４可见ꎬＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的荧光强度随时间变化不明显ꎬ说明其荧光稳定性较好ꎮ加入Ｃｕ２＋后ꎬＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的荧光淬灭反应迅速ꎬ５ｍｉｎ后荧光强度保持稳定ꎬ说明５ｍｉｎ后Ｃｕ２＋与ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的反应基本完全ꎬ荧光淬灭效果接近最大值ꎮ故适宜的静置反应时间为５ｍｉｎꎮ溶液的ｐＨ不同可能会影响量子点的荧光强度ꎬ也可能会影响检测物质的灵敏度和选择性[１６]ꎮＴＧＡ封端的ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点在ｐＨ较低的缓冲液中荧光几乎完全猝灭ꎬ并形成沉淀[１７]ꎮ如果ｐＨ过高ꎬＣｕ２＋会与溶液中的ＯＨ－发生化学反应ꎬ形成沉淀ꎬ进而影响检测的灵敏度ꎮ因此ꎬ本文考察溶液ｐＨ在５.５~１０.７的范围内变化时对实验结果的影响ꎮ测得不同ｐＨ下的ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点荧光强度及Ｃｕ２＋诱使ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的荧光淬灭ꎬ结果如图５所示ꎮ由图５可以看出:当溶液的ｐＨ较小时ꎬ由于量子点表面的硫醇基团不太稳定ꎬ不能保持较高的荧光强度ꎻ随着ｐＨ增大ꎬＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的荧光强度逐渐增大并趋于稳定ꎬ当ｐＨ为８.０时ꎬ荧光强度接近最大值ꎬ此时Ｃｕ２＋诱使量子点荧光淬灭效率基本达到最高ꎮ故选择适宜的ｐＨ为８.０ꎮ图５㊀ｐＨ对荧光强度的影响２.３㊀ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点对Ｃｕ２＋的荧光响应特性㊀㊀ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点对Ｃｕ２＋具有灵敏的荧光响应特性ꎬ测得不同Ｃｕ２＋浓度下的荧光光谱及荧光淬灭率(１－Ｉ/Ｉ０４６沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀第４２卷图６㊀Ｃｕ２＋对ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的荧光淬灭效应㊀㊀由图６(ａ)可见ꎬ随着Ｃｕ２＋浓度的增加ꎬＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的荧光强度逐渐下降ꎮ在Ｃｕ２＋浓度为６０μｍｏｌ/Ｌ的情况下ꎬ荧光猝灭率达到９２.７％ꎮ由图６(ｂ)可知ꎬＣｕ２＋浓度对ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点荧光强度的影响可以由两段线性关系表示ꎬ分别如图６(ｃ)和图６(ｄ)所示ꎮ由图６(ｃ)的拟合结果可知ꎬＣｕ２＋浓度(Ｃ(Ｃｕ２＋))在０.５~７μｍｏｌ/Ｌ范围内时ꎬ(１－Ｉ/Ｉ０)与Ｃ(Ｃｕ２＋)的线性关系为１－Ｉ/Ｉ０＝０.００８８２＋０.０７９４３Ｃ(Ｃｕ２＋)(１)线性相关系数Ｒ２＝０.９６９ꎮ由图６(ｄ)的拟合结果可知ꎬＣ(Ｃｕ２＋)在７~６０μｍｏｌ/Ｌ范围内时ꎬ(１－Ｉ/Ｉ０)与Ｃ(Ｃｕ２＋)的线性关系为１－Ｉ/Ｉ０＝０.４５６３７＋０.００７６２Ｃ(Ｃｕ２＋)(２)线性相关系数Ｒ２＝０.９８９ꎮ浓度检测限(ＬｉｍｉｔｏｆＤｅｔｅｃｔｉｏｎꎬＬＯＤ)计算公式为[１８]ＬＯＤ＝３δ/Ｋ(３)式中:δ为空白样１１次检测值的标准偏差ꎻＫ为标准曲线的斜率ꎮ根据式(３)计算得到体系对Ｃｕ２＋浓度的检测限为０.０６μｍｏｌ/Ｌꎬ本方法的检测限低于文献[１９－２１]的研究结果ꎮ采用不同配体的量子点检测Ｃｕ２＋浓度的方法比较如表１所示ꎮ表１㊀使用量子点测量Ｃｕ２＋浓度的方法比较量子点材料配体浓度检测限/(μｍｏｌ Ｌ－１)ＣｄＳ[１９]甘油三酯０.１ＣｄＳ[２０]肽０.５ＣｄＳ[２１]半胱氨酸１.５ＣｄＳｅ/ＣｄＳ(本文)ＴＧＡ０.０６２.４㊀荧光检测Ｃｕ２＋的选择性采用ＣｄＳｅ/ＣｄＳ荧光探针在最佳条件下对Ｃｕ２＋进行荧光检测ꎬ通过与其他１１种金属离子(即Ｋ＋㊁Ｎａ＋㊁Ｍｇ２＋㊁Ｂａ２＋㊁Ａｌ３＋㊁Ｍｎ２＋㊁Ｆｅ３＋㊁Ｃａ２＋㊁Ｐｂ２＋㊁Ｃｄ２＋㊁Ｚｎ２＋)相比较ꎬ评估ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点体系对Ｃｕ２＋的选择性ꎮ其中ꎬ添加Ｃｕ２＋的浓度为５０μｍｏｌ/Ｌꎬ其他离子浓度取为Ｃｕ２＋浓度的１０倍ꎮ各种离子对ＣｄＳｅ/ＣｄＳ荧光探针荧光强度的影响如图７所示ꎮ图７㊀各种离子对ＣｄＳｅ/ＣｄＳ荧光探针荧光强度的影响㊀㊀由图７可以看出ꎬ除Ｃｕ２＋以外的其他金属离子对ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的荧光强度影响不大ꎬ说明ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点对Ｃｕ２＋的检测具有高选择性ꎮ２.５㊀荧光淬灭机理分析物与荧光探针之间发生荧光淬灭反应的机理主要有静态淬灭和动态淬灭两种[２２]ꎮ静态淬灭认为分析物与荧光探针的基态荧光分子发生反应形成非荧光体ꎻ动态淬灭认为荧光淬灭与扩散过程有关ꎬ是分析物与处于激发态的荧光分子之间发生碰撞ꎬ释放热能ꎬ使得荧光体无辐射跃迁至基态ꎬ从而导致荧光淬灭ꎮ静态荧光淬灭过程会形成非荧光体ꎬ因此其反应前后的紫外－可见吸收光谱会发生改变ꎬ但反应前后的荧光寿命不发生改变ꎻ动态荧光淬灭与静态荧光淬灭特征相反ꎬ其反应前后紫外－可见吸收光谱不变ꎬ但荧光寿命会发生变化ꎮ不同Ｃｕ２＋浓度下ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的紫外－可见吸收光谱如图８所示ꎮ添加Ｃｕ２＋和不添加Ｃｕ２＋时ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的荧光寿命谱图如图９所示ꎮ由图８可见ꎬ添加不同浓度Ｃｕ２＋后ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的紫外－可见吸收光谱没有明显变化ꎮ由图９可见ꎬ添加Ｃｕ２＋后ꎬ量子点的寿命明５６第１期㊀㊀㊀汪登鹏等:ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点荧光探针检测Ｃｕ２＋显减小ꎮ因此ꎬＣｕ２＋导致ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点荧光淬灭的机理为动态淬灭ꎮ图８㊀不同Ｃｕ２＋浓度下ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的紫外－可见吸收光谱图９㊀添加和不添加Ｃｕ２＋时ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点的荧光寿命谱图２.６㊀实际水样中Ｃｕ２＋浓度的检测为评估ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点荧光探针对检测Ｃｕ２＋的实用性与可靠性ꎬ采用实际水样(自来水)进行检测实验ꎮ选取三种不同Ｃｕ２＋浓度水平(１０㊁２０㊁３０μｍｏｌ/Ｌ)的自来水样品ꎬ每个样品检测三次取平均值ꎬ检测结果如表２所示ꎮ表中回收率为Ｃｕ２＋浓度的检测值与实际值之比ꎬ相对标准偏差为标准偏差与平均值之比ꎬ反映Ｃｕ２＋检测的精度ꎮ表２㊀自来水样品中实际Ｃｕ２＋浓度与检测值的比较样品实际浓度/(μｍｏｌ Ｌ－１)检测值/(μｍｏｌ Ｌ－１)回收率/％相对标准偏差/％５４.８８９７.６２.８自来水１０１０.４５１０４.５２.５２０２０.３２１０１.６３.８㊀㊀由表２可看出ꎬ各样品的回收率均接近１００％ꎮ自来水中可能存在多种阳离子ꎬ如Ｎａ＋㊁Ｃａ２＋㊁Ｍｇ２＋㊁Ｍｎ２＋等ꎬ本文实际水样测定结果表明ꎬ这些金属离子的存在不会干扰Ｃｕ２＋的检测ꎬ再次证明了ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点荧光探针对检测Ｃｕ２＋的实用性与可靠性ꎮ３㊀结论(１)采用溶液反应法成功合成了ＣｄＳｅ/ＣｄＳ核壳结构量子点荧光探针ꎮ基于Ｔｕｒｎ￣ｏｆｆ模式利用ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点检测水介质中的Ｃｕ２＋ꎬ在Ｃｕ２＋浓度为６０μｍｏｌ/Ｌ的情况下ꎬ荧光猝灭率达到９２.７％ꎮ(２)确定最优检测条件为:反应时间５ｍｉｎꎬ溶液ｐＨ为８.０ꎮ确定了荧光淬灭率与Ｃｕ２＋浓度间的分段线性关系ꎮ(３)紫外－可见吸收光谱和荧光寿命测试结果表明ꎬＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点对Ｃｕ２＋的荧光淬灭为动态淬灭机制ꎮ(４)对自来水样品中Ｃｕ２＋浓度的检测值与实际浓度的相对标准偏差不超过４％ꎬ且回收率较高ꎮＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点对Ｃｕ２＋的检测具有高选择性ꎬ干扰离子的存在几乎不影响ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点对Ｃｕ２＋荧光响应的灵敏度ꎮ参考文献:[１]ＺＨＡＮＧＸＹꎬＺＨＡＮＧＭꎬＬＩＵＨꎬｅｔａｌ.Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｕｓｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ:ａｐｒｅｓｓｉｎｇｃｈａｌｌｅｎｇｅｔｏｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｓｅｗａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓ[Ｊ].ＣｕｒｒｅｎｔＯｐｉｎｉｏｎｉｎＥｎｖｉｒｏｎ￣ｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｈｅａｌｔｈꎬ２０１９ꎬ１２:１－５.[２]ＳＭＩＣＨＯＷＳＫＩＰꎬＬＯＮＤＯＮＩＯＡ.Ｔｈｅｒｏｌｅｏｆａｎａｌｙｔｉ￣ｃａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｌｓａｎｄｍｅｔ￣ａｌｌｏｉｄｓｉｎｄｉｅｔａｒｙｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｓ:ａｒｅｖｉｅｗ[Ｊ].Ｍｉｃｒｏ￣ｃｈｅｍｉｃａｌＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１８ꎬ１３６:１１３－１２０.[３]ＨＡＲＩＢＡＬＡꎬＨＵＢＴꎬＷＡＮＧＣＧꎬｅｔａｌ.ＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｓｏｉｌａｒｏｕｎｄｕｒａｎｉｕｍｍｉｎｉｎｇａｒｅａｏｆＴｏｎｇｌｉａｏꎬＣｈｉｎａ[Ｊ].ＥｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳａｆｅｔｙꎬ２０１６ꎬ１３０:１８５－１９２.[４]ＬＥＥＷꎬＫＩＭＨꎬＫＡＮＧＹꎬｅｔａｌ.Ａｂｉｏｓｅｎｓｏｒｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｍｅｔａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｅｎｈａｎｃｅｄｇｒｅｅｎｆｌｕｏｒｅｓ￣ｃｅｎｔｐｒｏｔｅｉｎ[Ｊ].Ｓｅｎｓｏｒｓꎬ２０１９ꎬ１９(８):１８４６.６６沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀第４２卷[５]ＢＩＡＮＷꎬＷＡＮＧＦꎬＺＨＡＮＧＨꎬｅｔａｌ.ＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｐｒｏｂｅｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＣｕ２＋ｕｓｉｎｇｃｏｒｅ￣ｓｈｅｌｌＣｄＴｅ/ＺｎＳｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ[Ｊ].Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅꎬ２０１５ꎬ３０(７):１０６４－１０７０.[６]ＰＡＲＫＳＨꎬＫＷＯＮＮꎬＬＥＥＪＨꎬｅｔａｌ.Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃｒａｔｉｏ￣ｍｅｔｒｉｃｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｐｒｏｂｅｓｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｉｏｎｓ[Ｊ].ＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙＲｅｖｉｅｗｓꎬ２０２０ꎬ４９(１):１４３－１７９. [７]蔡朝霞ꎬ阮晓娟ꎬ石宝琴ꎬ等.水溶性ＣｄＳｅ量子点的合成及其作为荧光探针对大肠杆菌的快速检测[Ｊ].分析试验室ꎬ２０１１ꎬ３０(３):１０７－１１０. [８]孙雪花ꎬ张锦婷ꎬ郝都婷ꎬ等.基于Ａｇ＋修饰氮掺杂碳量子点用于组氨酸的荧光开启检测[Ｊ].分析试验室ꎬ２０２１ꎬ４０(４):３９９－４０３.[９]ＡＬＤＥＷＡＣＨＩＨꎬＣＨＡＬＡＴＩＴꎬＷＯＯＤＲＯＯＦＥＭＮꎬｅｔａｌ.Ｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ￣ｂａｓｅｄｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ[Ｊ].Ｎａｎｏｓｃａｌｅꎬ２０１７ꎬ１０(１):１８－３３.[１０]李亚楠ꎬ王俊平.基于双发射免标记核酸探针的比率型荧光传感器用于银的检测[Ｊ].分析试验室ꎬ２０２０ꎬ３９(１):１２－１６.[１１]ＷＡＮＧＪꎬＪＩＡＮＧＣＸꎬＷＡＮＧＸＱꎬｅｔａｌ.Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆａｎ"ｉｏｎ￣ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ"ｄｕａｌ￣ｅｍｉｓｓｉｏｎｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｎａ￣ｎｏｈｙｂｒｉｄｆｏｒｓｅｌｅｃｔｉｖｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｔｕｒｎ￣ｏｎａｎｄｒａｔｉｏ￣ｍｅｔｒｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｃａｄｍｉｕｍｉｏｎｓ[Ｊ].Ａｎａｌｙｓｔꎬ２０１６ꎬ１４１(２０):５８８６－５８９２.[１２]吕俊杰ꎬ董小绮ꎬ孟鑫ꎬ等.Ｍｎ掺杂ＺｎＳ/ＺｎＳ核壳量子点磷光猝灭法测定铜离子[Ｊ].分析试验室ꎬ２０１９ꎬ３８(３):３２１－３２５.[１３]ＣＡＯＹＷꎬＷＡＮＧＣꎬＺＨＵＢＨꎬｅｔａｌ.Ａｆａｃｉｌｅｍｅｔｈ￣ｏｄｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｈｉｇｈ￣ｑｕａｌｉｔｙＣｄＳｅｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓｆｏｒｌａｒｇｅａｎｄｔｕｎａｂｌｅｎｏｎｌｉｎｅａｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ[Ｊ].ＯｐｔＭａｔｅｒꎬ２０１７ꎬ６６:５９－６４.[１４]张梦亚ꎬ高兵ꎬ柳翠ꎬ等.Ｌ￣半胱氨酸修饰ＣｄＴｅ与ＣｄＴｅ/ＣｄＳ量子点的水相合成与表征[Ｊ].稀有金属材料与工程ꎬ２０１６ꎬ４５(Ｓ１):５５４－５５９.[１５]沈嘉林ꎬ李玲ꎬ沈水发.ＣｄＳｅ＠ＣｄＳ核－壳结构量子点的微乳水热法制备[Ｊ].功能材料与器件学报ꎬ２０１９ꎬ２５(２):８２－８７.[１６]ＢＩＡＮＷꎬＷＡＮＧＦꎬＺＨＡＮＧＨꎬｅｔａｌ.ＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｐｒｏｂｅｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＣｕ２＋ｕｓｉｎｇｃｏｒｅ￣ｓｈｅｌｌＣｄＴｅ/ＺｎＳｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ[Ｊ].Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅꎬ２０１５ꎬ３０(７):１０６４－１０７０.[１７]ＸＵＨꎬＭＩＡＯＲꎬＦＡＮＧＺꎬｅｔａｌ.Ｑｕａｎｔｕｍｄｏｔ￣ｂａｓｅｄ"ｔｕｒｎ￣ｏｎ"ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｐｒｏｂｅｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｚｉｎｃａｎｄｃａｄｍｉｕｍｉｏｎｓｉｎａｑｕｅｏｕｓｍｅｄｉａ[Ｊ].ＡｎａｌｙｔｉｃａＣｈｉｍｉ￣ｃａＡｃｔａꎬ２０１０ꎬ６８７(１):８２－８８.[１８]ＭＡＮＪＵＢＡＡＳＨＩＮＩＮꎬＴＨＡＮＧＡＤＵＲＡＩＴＤꎬＢＨＡＲＡＴＨＩＧꎬｅｔａｌ.Ｒｈｏｄａｍｉｎｅｃａｐｐｅｄｇｏｌｄｎａｎｏｐａｒ￣ｔｉｃｌｅｓｆｏｒｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＣｒ３＋ｉｏｎｉｎｌｉｖｉｎｇｃｅｌｌｓａｎｄｗａｔｅｒｓａｍｐｌｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅꎬ２０１８ꎬ２０２:２８２－２８８.[１９]ＣＨＥＮＹＦꎬＲＯＳＥＮＺＷＥＩＧＺ.ＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＣｄＳｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓａｓｓｅｌｅｃｔｉｖｅｉｏｎｐｒｏｂｅｓ[Ｊ].ＡｎａｌＣｈｅｍꎬ２００２ꎬ７４(１９):５１３２－５１３８.[２０]ＧＡＴＴÁＳ￣ＡＳＦＵＲＡＫＭꎬＬＥＢＬＡＮＣＲＭ.Ｐｅｐｔｉｄｅ￣ｃｏａｔｅｄＣｄＳｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓｆｏｒｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｃｏｐｐｅｒ(ＩＩ)ａｎｄｓｉｌｖｅｒ(Ｉ)[Ｊ].ＣｈｅｍＣｏｍｍｕｎꎬ２００３(２１):２６８４－２６８５.[２１]ＢＯＯＮＭＥＣꎬＮＯＩＰＡＴꎬＴＵＮＴＵＬＡＮＩＴꎬｅｔａｌ.Ｃｙｓ￣ｔｅａｍｉｎｅｃａｐｐｅｄＣｄＳｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓａｓａｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｓｅｎｓｏｒｆｏｒｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｃｏｐｐｅｒｉｏｎｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔａｎｄｌｏｎｇ￣ｗａｖｅｓｐｅｃｔｒａｌｓｈｉｆｔｓ[Ｊ].ＳｐｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａＡｃｔａＰａｒｔＡ:ＭｏｌｅｃｕｌａｒａｎｄＢｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙꎬ２０１６ꎬ１６９:１６１－１６８. [２２]甘晓娟ꎬ刘绍璞ꎬ刘忠芳ꎬ等.某些芳香族氨基酸作探针荧光猝灭法测定安乃近及其代谢产物[Ｊ].化学学报ꎬ２０１２ꎬ７０(１):５８－６４.(责任编辑:宋颖韬)７６第１期㊀㊀㊀汪登鹏等:ＣｄＳｅ/ＣｄＳ量子点荧光探针检测Ｃｕ２＋。

碳量子点荧光
x
《碳量子点荧光》
碳量子点（CQD）已被广泛用于光子学应用和生物信号传感。

碳量子点在常温下发出高效的可见光荧光，因其均一的尺寸和长期稳
定的物理性质而备受关注。

本文讨论了碳量子点荧光的原理，并详细介绍了碳量子点的物理和化学特性。

碳量子点是由碳原子组成的超微型发光点，典型尺寸介于2-10nm 之间。

碳量子点具有良好的光学性能，可以作为光子器件的构筑单位，对其表面可以添加不同的离子，便于对表面介质进行优化，以改变表面电荷的签名特性。

此外，碳量子点具有半导体性质，可以作为可见光荧光探针和生物标记物，用于检测生物分子的信号传递机制。

碳量子点荧光的原理是由量子离散性和量子驱动效应所共同产
生的。

在量子离散的状态，碳量子点的电负性和电荷的分布将导致
电子的量子状态的准确描述，而量子驱动效应是指碳量子点荧光中电子从高能状态回到低能状态时发出的可见光荧光。

同时，碳量子点
的结构可以改变内部电场，改变其能级结构，从而控制量子驱动效应，从而改变其光学性质。

因此，碳量子点具有高度可控的特性，可以制造具有特定光谱和发光强度的荧光粒子。

这些可控性在精确控制碳量子点发出的可见
光荧光中具有重要意义，可以应用于生物技术，包括荧光检测，荧光成像和生物传感器等。

综上所述，碳量子点具有抗热稳定性，可用于长期可见光荧光应用。

因此，它可以用作一种高度可控的可见光荧光探针，广泛应用于光子学，生物技术，检测和检测。

量子点免疫荧光法原理
QD-IF的原理是基于量子点的物理性质。

量子点是一种直径在纳米尺度以下的人工合成半导体，能够在紫外光照射下产生强烈的固定波长荧光。

引入量子点荧光探针后，通过特异性结合分子靶点，可以实现对分子靶点的特异性检测。

QD-IF的操作步骤如下：
（1）制备荧光标记物：将量子点表面经过羧基化修饰，加入氨基酸、胺基化物等经过荧光标记的化合物，制成荧光标记物。

（2）特异性结合：将制备好的荧光标记物与特定抗体结合，形成荧光标记抗体浓度梯度，免疫荧光标记物具有高度的稳定性和长寿命，能够实现长时间的纳米光谱成像。

（3）组织切片染色：将荧光标记抗体溶液滴于已经固定的组织切片上，孵育一定时间后充分淋洗其余的荧光标记物。

（4）免疫荧光显微镜成像：使用荧光显微镜观察切片。

通过以上步骤即可实现对靶分子的光学成像。

QD-IF具有很多优点，例如具有高度的稳定性和长寿命、光谱范围广、荧光周期长、发光量大等。

其能够解决传统荧光方法光学性能上的不足，从而实现对组织、细胞、蛋白等的高灵敏、高特异性检测与成像。

同时， QD-IF也可以被应用于抗体基质芯片、药物筛选、微流控等领域。

因此，QD-IF是一种具有巨大发展前景的技术。

量子点材料的荧光量子产率测定技巧荧光量子产率（Fluorescence Quantum Yield，简称FQY）是评估荧光物质发射光子数量的有效性的重要参数。

对于量子点材料来说，准确测定其荧光量子产率至关重要，因为这对于实现其在光电子学和生物成像等领域的应用具有重要意义。

本文将介绍一些常用的量子点材料的荧光量子产率测定技巧。

首先，了解什么是荧光量子产率。

荧光量子产率定义为被激发能量产生的发射光子与总的吸收光子之比。

这个比值通常通过与参考物质进行比较来确定，因为参考物质的荧光量子产率通常已经被准确测定。

在实际测定荧光量子产率时，有几个关键的步骤需要注意。

首先是材料的准备。

量子点材料通常需要合成，确保其具有所需的结构和成分。

其次，对合成的量子点进行表征，包括形貌、尺寸、结构和荧光发射谱的测定。

这些表征可以为后续的荧光量子产率测定提供参考。

一种常用的荧光量子产率测定技术是绝对法（absolute method）。

该方法使用准确已知的荧光量子产率的参考物质进行比较。

一种常用的参考物质是奥将定（Rhodamine 6G），其荧光量子产率已被广泛研究和证实。

通过将待测物质（量子点材料）与参考物质进行比较，可以计算出量子点材料的实际荧光量子产率。

测定过程中，需要注意控制荧光量子产率测定条件的一致性。

例如，激发光强度、测量器件的响应等因素应保持一致。

同时，准确测量弛豫速率（radiative rate）和激发态寿命（excited state lifetime）也是确定荧光量子产率的关键因素。

除了绝对法，还有一种常用的测量荧光量子产率的相对法（relative method）。

该方法利用样品吸收和发射光谱的特征，通过测量样品的发射光谱以及吸收光谱的重叠情况，计算相对荧光量子产率。

相对法的优势在于无需准确知道参考物质的荧光量子产率，而且可用于不同样品之间的比较。

在实际操作中，还有一些技巧可以提高荧光量子产率的测量准确性。

CdSe量子点是一种常见的荧光材料，其发射光谱的特性取决于其结构和制备工艺。

一般来说，CdSe量子点的发射光谱具有以下特点：
1. 发射光谱宽：由于CdSe量子点的尺寸和形状的变化，其发射光谱宽度较大，通常在400nm~600nm之间。

2. 发射波长可调：通过控制CdSe量子点的尺寸和组成，可以调节其发射波长，使其在可见光区域中具有较宽的发射带。

3. 发射光谱窄：随着CdSe量子点尺寸的减小，其发射光谱的带宽会变窄，同时发射峰的位置也会发生变化，从而实现对发射波长的精确控制。

4. 荧光量子产率高：CdSe量子点具有较高的荧光量子产率，即荧光发射能量与其吸收能量之比，通常在90%以上。

5. 荧光发射波长可调：通过改变CdSe量子点的组成和尺寸，可以调节其发射波长，实现对荧光发射波长的精确控制。

总的来说，CdSe量子点的发射光谱特性使其在荧光标记、发光二极管、太阳能电池等领域具有广泛的应用前景。

量子点荧光探针在分析检测中的应用研究1. 引言量子点是一种准零维纳米晶粒，因其三个维度均受到量子限域，从而表现出一些独特的光学性能，如激发波长范围宽、发射波长范围窄且对称、量子产率高、荧光寿命长、光学性能稳定等优点。

量子点作为荧光离子探针在离子以及小分子检测领域引起了许多研究人员的关注并且取得了不错的进展。

离子和无机小分子与量子点之间可发生的物理或者化学作用，导致量子点的表面结构或者表面电荷发生变化，影响了电子与空穴的复合效率，从而对量子点的荧光强度产生增强或者猝灭作用。

量子点的荧光强度的变化与离子或者无机小分子的浓度之间往往存在一定的线性或者指数关系，利用这种数学关系就可以实现对离子或者无机小分子的定量测定。

量子点在金属离子、阴离子、氢离子以及其他无机小分子测定应用方面得到深入的探究，并且开发出基于量子点荧光增强测定离子的新方法，这一进展使得量子点荧光离子探针成为无机离子检测的重要方法之一。

量子点作为荧光离子探针，具有灵敏度高、使用量少、设备简单和重现性好等优点，因此具有很大的发展潜力和应用前景。

本文即是针对量子点荧光离子探针在金属离子检测、阴离子检测、氢离子浓度检测以及小分子检测等方面的研究进展加以综述。

2. 量子点荧光离子探针用于金属离子检测量子点的独特荧光性能主要取决于其表面状态及其所处的物理化学环境。

待检测物通过各种各样的物理化学作用，如吸附、共价键、静电作用和能量转移等方式与量子点发生相互作用，这将会改变量子点电子与空穴的复合效率，影响激子的产生，从而引起量子点荧光强度的变化。

对于金属离子而言，有些金属离子可以通过填充表面态来钝化量子点表面缺陷，从而使量子点荧光增强；有些金属离子则能够通过非辐射结合、电子转移和内滤效应等方式猝灭量子点的荧光。

金属离子对量子点荧光强度的影响使量子点荧光离子探针检测金属离子成为可能。

Isarov等首次报道了对金属离子与量子点相互作用的机理，Cu2+可以猝灭CdS QDs 的荧光，并且推测其猝灭机理是Cu2+集合到量子点的表面被还原为Cu+，而Cu+引起QD 导带的电子和价带发生空穴重组，导致量子点的荧光猝灭。

量子点和荧光粉量子点和荧光粉是两种广泛应用于材料科学领域的物质。

它们有着各自独特的性质和应用场景。

一、量子点1. 量子点的定义：量子点是一种奇特的物质，它是微小的半导体结构，通常由几百或几千个原子组成。

2. 量子点的性质：（1）尺寸微小：量子点的尺寸通常在2-10纳米之间，比一般的半导体结构小得多。

（2）颜色可调：量子点的颜色可以随着大小和形状的改变而发生变化，因此它们可用于生产不同颜色的发光材料。

（3）高稳定性：由于其结构的特殊性质，量子点具有高稳定性。

3. 量子点的应用：（1）发光材料：由于其颜色可调的性质，量子点可用于生产高效的发光材料。

目前它们已被广泛应用于LED（发光二极管）和荧光屏幕等设备中。

（2）生物医学：量子点还可用于生物医学，如纳米探针、分子成像和药物输送等领域。

因为它们结构的特殊性质和稳定性，可以在医学诊断和治疗上发挥重要作用。

二、荧光粉1. 荧光粉的定义：荧光粉是一种可以将紫外线转换成可见光的材料。

它们通常是由有机或无机化合物组成的。

2. 荧光粉的性质：（1）荧光显现：荧光粉受到紫外线照射后，能发出可见光，这种现象被称为荧光。

（2）耐高温性：荧光粉具有较高的耐高温性，可用于生产高温反应器、灯泡等设备。

3. 荧光粉的应用：（1）防伪材料：荧光粉可用于防伪材料，如防伪标志和金融票据等。

由于其荧光显现的性质，可以将其添加到特定材料中，以便迅速区分真伪。

（2）照明设备：荧光粉可用于生产彩色灯泡、祥云灯和枕头等产品，以提供夜间照明效果。

它们还广泛应用于荧光屏幕、投影仪和荧光鼓棒等设备中。

总结：量子点和荧光粉虽然在构造和应用方面存在差异，但它们都有着广泛的应用场景。

它们可用于生产高效的发光材料、防伪材料和生物医学设备等。

未来随着科技的不断发展，量子点和荧光粉将有更广泛的应用和发展前景。

量子点荧光探针的工作原理量子点荧光探针是一种新型的荧光探针材料，它具有独特的发光性能和电子特性。

它被广泛应用于生物成像、生物传感、药物传递等领域，并显示出很大的潜力。

量子点是一种具有纳米尺寸的半导体晶粒，其尺寸通常在1-10纳米之间。

与其他荧光探针材料相比，量子点具有许多优越的特性。

首先，量子点可以发射多种颜色的光，由于其尺寸和成分可以调控，因此可以通过选择合适的材料来控制其发射的光谱范围。

其次，量子点具有较长的寿命和良好的光稳定性，可以避免由于光损失而导致的信号衰减。

此外，量子点的荧光强度较高，可以发出较强的荧光信号，从而提高检测的灵敏度。

量子点荧光探针的工作原理主要包括激发、荧光发射和荧光探测三个步骤。

首先，量子点荧光探针需要通过适当的激发方式获得能量，使得电子从价带跃迁到导带，形成激子。

在激发过程中，光子或电子束等能量源被用来提供能量，使得电子从基态跃迁到激发态。

当电子从激发态跃迁回基态时，将会辐射出光子，这就是荧光发射的基本原理。

其次，通过对量子点的尺寸和成分的调控，可以控制量子点的带隙能量，从而控制其发射的光谱范围。

一般来说，量子点的能带结构是禁带，只有当电子跃迁到导带时才能发生辐射；而激子的能量损失主要通过声子散射来实现，这种散射可以提供终止声子的能量。

最后，通过光学仪器或探测器，可以测量量子点发射的荧光信号。

常用的探测方式包括荧光显微镜、荧光分光光度计等。

这些仪器可以测量荧光信号的强度、光谱等参数，从而获得相关信息。

除了荧光发射，量子点荧光探针还具有其他特殊的电子性质，如量子大小效应、荧光共振能量转移等。

量子大小效应是指随着量子点尺寸的减小，其电子结构会发生变化，使得其能带结构产生新的能级。

这些能级的出现使得量子点能够吸收和发射特定波长的光，从而实现光探测的特异性。

荧光共振能量转移是一种特殊的能量传递机制。

当存在两个或多个荧光探针时，其中一个探针的激发能量可以通过非辐射共振转移的方式传递给另一个探针，使得后者产生荧光发射。

pbs量子点荧光量子产率量子点荧光是一种具有广泛应用前景的新型材料，其独特的光学性质使其在生物成像、光电子器件和发光二极管等领域具有重要的应用价值。

而量子点荧光的量子产率是评价其发光效果的重要指标之一，也是研究者们关注的热点问题之一。

量子产率指的是量子点荧光材料在受到激发后能够发射出的光子数量与所吸收的激发光子数量之比。

一般来说，量子产率越高，说明材料的发光效果越好。

而对于量子点荧光材料来说，其量子产率受到多种因素的影响，包括量子点的大小、形状、表面修饰以及材料的合成方法等。

在研究量子产率时，常用的方法之一是通过光谱法测定量子点荧光材料的激发光谱和发射光谱，然后根据吸收光强和发射光强之间的关系计算出量子产率。

另外，也可以利用荧光寿命测定法来间接计算量子产率。

这些方法都需要精密的仪器设备和复杂的实验操作，因此对于研究者来说，量子产率的测定工作并不容易。

近年来，研究者们通过不断探索和创新，提出了一系列提高量子产率的方法。

其中一个重要的研究方向是通过改变量子点表面的化学组成和结构来提高其量子产率。

例如，可以通过合成特殊结构的核壳结构量子点来提高其量子产率。

核壳结构量子点是一种由核部分和壳部分组成的复合结构，在核部分和壳部分之间形成一层阻隔层，可以有效地减少非辐射复合过程的发生，从而提高量子产率。

此外，还可以通过表面修饰来提高量子产率。

研究者们发现，通过在量子点表面修饰上一层有机分子或无机分子，可以有效地改变其表面性质，从而提高其量子产率。

例如，将量子点表面修饰上一层带有亲水基团的有机分子，可以有效地减少表面缺陷态的存在，提高量子点的发光效果。

除了表面修饰外，还可以通过调控量子点的大小和形状来提高其量子产率。

研究者们发现，较小尺寸的量子点通常具有较高的量子产率。

这是因为较小尺寸的量子点具有更大的能带分裂和约束效应，从而使得非辐射复合过程减少，发光效果得到提高。

总之，量子点荧光的量子产率是评价其发光效果的重要指标之一。

发光细菌法检测量子点的毒性的开题报告一、研究背景随着纳米技术的迅猛发展，人们对于纳米材料的毒性和生物安全问题越来越关注。

量子点作为一种新型的纳米材料，由于其独特的荧光性质和应用价值，已被广泛应用于生物医学领域，如荧光标记、分子影像和生物传感等方面。

但是，量子点的毒性和生物安全问题也引起了深刻的关注。

目前，对于量子点毒性的检测方法主要包括细胞毒性测试、小鼠模型等，但这些方法存在着操作不便、费时费力等问题，且缺乏对量子点毒性的快速准确评估方法。

发光细菌法是一种新型的、敏感的毒性测试方法，通过测定细菌在一定浓度下的生长抑制率来评价物质或化学物质的毒性。

该方法具有操作简便、快捷、准确等优点，已被广泛应用于环境污染物的检测和评价。

然而，目前对于发光细菌法在量子点毒性检测方面的应用研究还相对较少。

因此，本研究旨在探究发光细菌法在量子点毒性检测方面的应用，为量子点的毒性评价提供新的检测方法和参考。

二、研究内容和方法1.研究内容（1）制备量子点样品选择不同种类和尺寸的量子点材料，采用特定的化学方法制备样品，并进行表征分析。

（2）发光细菌法检测量子点的毒性选取细菌菌株，将不同浓度的量子点样品加入培养基中，通过测定细菌生长抑制率，评价量子点的毒性。

（3）表征量子点的毒性通过观测量子点对细菌的形态和结构的影响，以及测定细胞膜通透性和蛋白质含量等指标，探究量子点毒性的原因和机制。

2.研究方法（1）制备量子点样品采用化学合成方法制备量子点样品，如热分解法、氧化钙法等。

通过透射电子显微镜、X射线衍射、荧光光谱分析等多种手段对样品进行表征分析。

（2）发光细菌法检测量子点毒性选取生物毒性检测常用的大腺不动杆菌等细菌菌株，在不同浓度的量子点样品加入培养基中，通过测定细菌生长抑制率来评价量子点毒性。

（3）表征量子点毒性通过荧光显微镜观察量子点对细菌形态和结构的影响，以及透射电子显微镜观察量子点进入细胞的情况，再通过测定细胞膜通透性和蛋白质含量等指标来分析量子点毒性的原因和机制。

量子点荧光免疫层析技术量子点荧光免疫层析技术（QD-FLISA）是一种快速、灵敏、特异性高的生物分析技术。

该技术利用量子点荧光材料的独特性质，在生物分析和生物医学成像领域有着广泛的应用。

量子点是一种纳米材料，其大小在1到10纳米之间，表面活性高，具有优异的光学和电学性能。

量子点荧光材料的特性是它们在受到光激发时可以发出强烈的荧光信号，并且荧光颜色可以根据粒子大小和化学成分的不同而改变。

因此，通过选择合适的量子点，可以实现对不同荧光信号的识别和分析。

QD-FLISA技术将量子点荧光材料与传统的酶标免疫层析技术相结合，在生物分析领域有着广泛的应用。

其基本原理是将含有荧光免疫物的混合物加到含有固定免疫物的微孔板中，使免疫物与免疫物配体结合。

然后，加入荧光检测物，使其与免疫物结合并形成荧光免疫复合物。

最后，用激光或其他光源对免疫复合物进行激发，测量荧光信号，并以此来分析免疫反应的结果。

与传统酶标免疫层析技术相比，QD-FLISA技术有着以下几个优点：首先，QD-FLISA技术具有更高的灵敏度。

由于量子点荧光材料的荧光强度比传统荧光物质更强，因此可以检测到更低浓度的免疫物。

其次，QD-FLISA技术具有更高的特异性。

由于不同大小和形状的量子点荧光材料可以被选择性地与免疫物结合，因此可以排除其他非特异反应的影响，从而提高了特异性。

第三，QD-FLISA技术具有更高的多重检测能力。

量子点荧光材料的荧光颜色可以根据粒子大小和化学成分的不同而改变，因此可以同时检测多个免疫物。

最后，QD-FLISA技术具有更短的检测时间。

由于量子点荧光材料的光激发和荧光衰减速率都比荧光标记的免疫物更快，因此可以更快地完成免疫反应和荧光信号检测。

总之，QD-FLISA技术作为一种新兴的生物分析技术，在生物医学领域具有广泛的应用前景。

随着科技的发展，相信该技术将不断完善和发展，为生物分析和生物医学研究带来更多的可能性。

量子点荧光纳米球说明书一、概述本产品是包埋有荧光量子点的单分散聚合物纳米球，可保护量子点在使用过程中不受外界因素干扰并放大荧光检测信号，明显提高生物检测的灵敏度。

量子点荧光纳米球有多层亲水包覆，表面非特异性吸附低，可用于高灵敏度生物检测，如免疫层析，纳米流式及其他定性、定量检测。

二、技术参数1、材质：包埋有CdSe/ZnS量子点的聚苯乙烯纳米球2、固含量：0.5%（1mL悬浮液中含有5mg纳米球）3、平均粒径：120nm，C.V<10%4、表面官能团：羧基，含量0.36-0.42mmol/g5、密度：1.91g/cm35、荧光性能：激发波长范围：红色300-550nm；绿色300-500nm内任一波长均可激发，客户可根据自身条件择优选择，常选用波长有365nm，405nm，450nm，488nm 发射波长：530±5nm（绿色），625±5nm（红色）三、微球保存保存条件：超纯水中2-8℃密封保存，不可冷冻。

四、量子点荧光纳米球标记抗体参考方案1、将量子点纳米球溶液超声1-2min，分散均匀（也可手工吹打，但不可涡旋）。

2、取100μL纳米球悬浮液于离心管中，用活化缓冲液25mM MES，pH6.0洗涤替换1次，15000r/min，8min，最终超声分散至终体积200μL。

3、称取一定量的活化剂EDC用MES缓冲液溶解，配制成浓度为10mg/mL的溶液（A液）。

取10μL的A液加入到步骤2纳米球悬浮液中混匀，常温下反应25min。

E-mail http//4、活化完成后，离心悬浮液，去上清。

离心条件：15000r/min,6min，然后加入200μL MES pH6.0重新分散均匀。

5，加入5μg抗体到上述溶液中，常温反应1h，然后用1%BSA溶液封闭1h。

6，反应完成后离心去上清，然后用10mM PBS pH7.2的缓冲液洗涤1次，最终分散在PBS缓冲液中，含1%BSA，0.05%NaN3。

量子点在荧光探测中的应用随着科技的不断发展，量子点这种新型的纳米材料已经被广泛应用在许多领域。

其中，量子点荧光探测技术的应用越来越受到人们的关注。

本文将从量子点的结构和荧光探测的基本原理入手，探讨量子点在荧光探测中的应用，包括生物免疫检测、化学传感器和光电器件等方面。

一、量子点的结构和制备方法量子点是一种由一个或多个原子构成的纳米颗粒，具有优异的光学和电子性质。

它的尺寸通常在10~100纳米之间，由于量子效应的存在，量子点的能带结构呈现出禁带宽度与尺寸相关的现象。

对于典型的半导体量子点，其大小与其能带结构的差异将导致其电子能级间距(即发射波长)的变化。

量子点的制备方法十分多样，如溶剂热合成、微乳液法、油水界面法、共沉淀法等，其中溶剂热合成是较为常用的制备方法。

这种方法通过热分解有机金属前体在合成溶液中形成一定大小的纳米晶体，再经过一定的后处理如表面修饰和分散，最终获得高质量的荧光量子点。

二、量子点荧光探测的基本原理量子点荧光探测是指使用量子点作为荧光探针，通过其较小的颗粒尺寸和独特的能带结构来实现高亮度和高稳定性的荧光信号。

其基本原理是电子的激发与复合过程。

当被激发后，量子点内部发生电子空穴对的形成和复合，放出荧光信号。

荧光信号的强度与所用的量子点的尺寸、表面修饰以及激发条件等相关。

三、量子点在生物免疫检测中的应用生物免疫检测是近年来研究生物分子与晶体的相互作用及其原理的热点领域。

利用生物传感器，可以检测和分析诸如蛋白质、DNA、肌酐等生物分子。

通过将量子点与生物分子结合，可以实现对生物分子的快速、敏感且定量的定位及检测。

同时荧光性质使得对生物样品更容易的检测。

四、量子点在化学传感器中的应用化学传感器是一种基于荧光、吸收等物理性质的分析方法。

利用化学传感器可以检测食物、环境污染、药物等物质，特别对于高毒性、易腐蚀和病原体的检测更加实用。

量子点作为一种新型的荧光探针，能够通过氧化还原、酸碱等化学反应进行响应，因而在化学传感器中有着广泛的应用前景。

荧光碳量子点
荧光碳量子点，又称碳点，是一种具有荧光特性的纳米材料，其直径一般在1-10纳米之间。

荧光碳量子点具有许多优异的性质，如优异的荧光性能、高度的稳定性、低毒性等，因此在生物医学、能源、环境等领域具有广泛的应用前景。

荧光碳量子点在生物医学领域有重要的应用。

由于其优异的荧光性能和低毒性，荧光碳量子点可用作生物标记物，在细胞成像、分子探测等方面发挥重要作用。

通过与生物分子的结合，可以实现对生物体内分子的高效检测和定位。

此外，荧光碳量子点还可用于药物传递和治疗，通过改变其表面性质，可以实现对药物的封装和释放，从而提高药物的治疗效果。

荧光碳量子点在能源领域也具有广阔的应用前景。

由于其优异的光电性能和光催化性能，荧光碳量子点可用于太阳能电池、光催化剂等能源转换和利用领域。

通过调控其能带结构和表面能级，可以实现对光电转换和光催化反应的调控，从而提高能源转换效率。

荧光碳量子点在环境领域也具有重要的应用。

由于其优异的稳定性和可控性，荧光碳量子点可用于环境监测、污染物检测等方面。

通过改变其表面性质和结构，可以实现对污染物的高效吸附和检测，从而提高环境污染治理的效率。

荧光碳量子点作为一种具有优异性能的纳米材料，在生物医学、能
源、环境等领域具有广泛的应用前景。

通过调控其结构和表面性质，可以实现对其性能的调控和优化，从而提高其在各个领域的应用效果。

随着科学技术的不断发展，相信荧光碳量子点将在更多领域展现其独特的应用价值，为人类社会的发展做出更大的贡献。

量子点荧光材料的制备与应用技巧总结量子点荧光材料是一种具有优异荧光性能的纳米材料，具有独特的光电特性，被广泛应用于生物医学、能源、光电子等领域。

本文将总结量子点荧光材料的制备方法和应用技巧，以帮助读者更好地了解和应用这一前沿材料。

一、量子点荧光材料的制备方法1. 热分解法：热分解法是最常用的制备量子点荧光材料的方法之一。

该方法通过热解金属有机前驱体来得到所需的纳米结构。

根据具体需求，可以选择不同的金属有机前驱体，如三苯基磷化铟、二硫化镉等。

2. 溶剂热法：溶剂热法是另一种常用的制备量子点荧光材料的方法。

该方法通过在有机溶剂中溶解金属有机前驱体，然后加热至高温进行反应来制备量子点。

溶剂的选择对产品的形貌和性能有很大影响，如正己烷可以得到球形量子点，乙二醇可以得到棒状量子点。

3. 微乳液法：微乳液法是一种制备高质量量子点的有效方法。

该方法利用表面活性剂在油水界面形成微乳液，在此基础上进行反应得到量子点。

这种方法可以有效控制量子点的尺寸和分布，并且能够制备非常稳定的量子点。

二、量子点荧光材料的应用技巧1. 生物标记：量子点荧光材料在生物医学领域具有广泛的应用潜力。

通过将适当的表面修饰剂选择在量子点表面，可以实现对生物标记物的特异性识别和定位成像。

此外，量子点具有较长的荧光寿命和较窄的荧光发射峰宽度，可以减少荧光交迭和自发发光，提高成像的分辨率和灵敏度。

2. 冷光荧光体：量子点荧光材料还可应用于冷光荧光体领域。

冷光荧光体是一种可以在黑暗环境中自发发光的材料，具有广泛的应用前景，如夜光表、夜间安全标识等。

通过选择适当的量子点材料和表面修饰剂，并进行精确的尺寸调控，可以制备出长时间、高亮度的冷光荧光体。

3. 光电转换器件：量子点荧光材料还可以用于制备高效的光电转换器件，如光电池和光电二极管等。

量子点荧光材料具有较高的光电转换效率和较窄的光电子带宽度，在太阳能电池领域具有很大的潜力。

此外，通过调控量子点的尺寸和能带结构，还可以实现多级光电子能带的调控和级联，从而提高光电转换器件的效率。

量子点在荧光分析中的应用量子点(Quantum Dots，QDs),即半径小于或接近于激子玻尔半径的半导体纳米晶粒，也称为半导体纳米颗粒。

它的直径只有1~10nm，因此存在特殊的物理性质，如量子尺寸效应、表面效应等，表现出优良的纳米效应。

它的激发光谱宽且连续分布、发射光谱窄而对称、发射光稳定性强，不易发生光漂白，通过改变粒子的尺寸和组成可获得从UV到近红外范围内的任意点的光谱，因此相对传统有机荧光试剂具有无可比拟的优越性。

由于量子点具有上述独特的性质，自20世纪70年代末，它就在物理学、材料科学、化学及电子工程学等方面引起广泛的关注。

近年来，随着制备技术的不断成熟与荧光量子产率的不断提高，有关量子点在荧光分析中的应用研究取得了重要进展。

1. 量子点的尺寸及其结构量子点是一种零维的纳米材料。

所谓零维的纳米材料是指当半导体材料从体相逐渐减小至一定临界尺寸(典型直径尺寸为1~10nm，可以抽象成一个点)以后，材料的特征尺寸在三个维度上都与电子的德布罗意波长或电子平均自由程相比拟或更小，电子在材料中的运动受到了三维限制，也就是说电子的能量在三个维度上都是量子化的，结构和性能也随之发生从宏观到微观的转变，称这种电子在三个维度上都受限制的材料为零维的纳米材料，即量子点。

它主要是由II-IV族元素(如CdSe，CdTe，CdS，ZnSe等)和III-V族元素(如InP，InAs等)组成的纳米晶体。

量子点的结构一般包括核（core）、壳（shell）两个部分。

核，一般使用CdSe、CdTe或者InAs等作为材料，其尺寸的大小及其晶格生长情况主要决定了其光学性质（包括发射波长和荧光量子产率）。

壳是具有不同禁带宽度(通常是更宽禁带宽度)的其它材料，或者也可是真空介质。

合适厚度的壳结构可以进一步提高量子点的荧光量子产率，而且外层的壳可以将核与外界隔绝而保护核，同时还可以为进一步的表面化学修饰提供良好的基底条件（如图1所示）。

1．前言在最近的几十年里，量子点〔QDs〕即半导体纳米晶体〔NCs〕由于具有独特的电子和发光性质以及量子点在生物标记,发光二极管，激光和太阳能电池等领域的应用成为大家关注的焦点。

量子点尺寸大约为1-10 纳米，它的尺寸和形状可以精确的通过反应时间、温度、配体来控制。

当量子点尺寸小于它的波尔半径的时候，量子点的连续能级开始别离，它的值最终由它的尺寸决定。

随着量子点的尺寸变小，它的能隙增加，导致发射峰位置蓝移。

由于这种量子限域效应，我们称它为“量子点”。

1998 年, Alivisatos和Nie 两个研究小组首次解决了量子点作为生物探针的生物相容性问题, 他们利用MPA 将量子点从氯仿转移到水溶液，标志着量子点的生物应用的时代的到来。

目前，量子点最引人瞩目的的应用领域之一就是在生物体系中做荧光探针。

与传统的有机染料相比，量子点具有无法比拟的发光性能，比方尺寸可调的荧光发射，窄且对称的发射光谱宽且连续的吸收光谱，极好的光稳定性。

通过调节不同的尺寸，可以获得不同发射波长的量子点。

窄且对称的荧光发射使量子点成为一种理想的多色标记的材料。

由于宽且连续的吸收光谱，用一个激光源就可以同时激发一系列波长不同荧光量子点量子点良好的光稳定性使它能够很好的应用于组织成像等。

量子点集中以上诸多优点是十分难得的，因此这就要求我们制备出宽吸收带，窄且对称的发射峰，高的量子产率稳定和良好生物兼容性的稳定量子点。

现在用作荧光探针的量子点主要有单核量子点〔CdSe，CdTe，CdS〕和核壳式量子点〔CdSe/ZnS[39], CdSe/ZnSe[40]〕。

量子点的制备方法主要分为在水相体系中合成和在有机相体系中合成。

本文主要以制备量子点的结构及合成方法为主线分为两部分：第一部分综述了近十几年量子点在有机相中的制备方法的演变历程，重点包括前体的选择，操作条件和合成量子点结构。

第二部分介绍了近十几年量子点在水相中制备方法的改良历程，重点包括保护剂的选择及水热法及微波辅助法合成方法。