壳厚调制的核—壳结构量子点电致化学发光研究及传感应用

作     者：靳燕 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：丁收年

授予年度：2016年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

主      题：核-壳量子点 电化学发光 传感器 四氧化三铁 N,N-二丁氨基乙醇 

摘      要：由于表面效应和量子限域效应的作用,量子点(Quantum dots, QDs)呈现出很多独特的理化性质。自从Bard课题组报道了Si量子点的电化学发光后,量子点电化学发光的研究便受到了广泛的关注。但量子点的表面存在很多缺陷,影响其在实际应用中的发光效率。为了改善量子点的表面缺陷,可采用带隙较窄的半导体纳米粒子作为核,然后用另一种晶体结构相似、带隙更宽的半导体纳米材料进行包覆,形成核-壳型结构的复合纳米粒子,核-壳量子点的光学性质可通过调节壳的厚度来控制。目前,磁分离方法已被广泛地用于酶、蛋白质、细胞和核酸等多种生物物质的分离与提纯,若将核-壳量子点与磁性材料复合,将为量子点在生物医学等方面的应用提供更为广阔的前景。此外,本课题组首次研究了N,N-二丁氨基乙醇/氧气体系的电化学发光行为,但更多深入细致的研究工作还有待进行。基于以上分析,本论文的研究内容主要包括：1.首次提出一种简单环保的方法在水溶液中合成以CdSe为核,ZnSe为壳的CdSe/ZnSe核-壳型量子点。与单纯的CdSe量子点相比,CdSe/ZnSe的电化学发光显著增强。此外,CdSe/ZnSe的电化学发光性质可以通过ZnSe的厚度来调节。在CdSe和ZnSe的摩尔比为1：3时,CdSe/ZnSe的电化学发光最强,可用肉眼观察到并用手机拍摄到电化学发光。由于为核-壳结构,因此其电化学发光光谱和荧光光谱十分相近。基于CdSe/ZnSe的电化学发光传感器可在10.0 nM～3.0 μM范围内准确检测多巴胺的浓度,检测限为3.6 nM。在合成CdSe/ZnSe的基础上,采用水热法成功合成磁性较强的Fe304,接着采用Stober法,利用TEOS的水解在Fe3O4表面包覆上Si02,形成Fe3O4/SiO2磁性复合颗粒。具有强电化学发光的CdSe/ZnSe核-壳量子点被交联在Fe3O4/SiO2上。最终产物CdSe/ZnSe QDs-Fe3O4/SiO2具有磁性强、电化学发光强度大、易分离等优点。2.基于水中的溶解氧与N,N-二丁氨基乙醇的强阳极电化学发光,研究了卤素离子对发光体系的影响。实验结果表明,当向电极施加正向电压时,溴离子和氯离子对体系没有明显的淬灭或增敏效应,而碘离子对体系则有较明显的淬灭作用。碘离子对体系的淬灭作用可解释为,当向电极上施加正向电压时,碘离子可能会被氧化成碘单质,形成的碘单质在电极表面沉积从而引起电化学发光的淬灭。