铜铟硫量子点的亲水性修饰及其荧光探针的构建

作     者：杨明欣 

作者单位：华中农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩鹤友

授予年度：2015年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 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：铜铟硫量子点 纳米材料 亲水性修饰 两亲性高分子 纳米硅球 荧光探针 比例探针 

摘      要：铜铟硫量子点(CIS)作为一种新型量子点,不含Cd、Te等有毒元素,绿色环保,具有良好的相容性。同时其荧光发射可调节到近红外光,从而在分析检测和生物成像的应用上具有优势。绝大多数的高质量新型Cu In S2量子点都是在有机相中合成的,故须通过对其进行亲水性修饰后才可进行应用。其中两亲性高分子包覆法既不损害量子点表面配体不受损,又可保留量子点对体系的响应。将量子点进行功能化和其他纳米材料复合,能够进行更加复杂的应用。基于此,本文设计了两种不同的方法对油溶性的新型铜铟硫量子点进行亲水性修饰,并在此基础上通过对量子点的功能化分别实现了硅球负载量子点复合材料制备和基于量子点的双色荧光比例探针,并尝试将其用于分析检测。主要工作内容如下:1.以聚丙烯酸(PAA)和十六胺(HDA)作为材料,一锅法合成了两亲性高分子PAA-HDA,并利用这种物质对油溶性的CIS量子点进行亲水性修饰,探究结果表明每100μL油溶性CIS量子点溶液使用3mg PAA-HDA进行亲水性修饰最为合适。根据表征结果,这种方法进行亲水性修饰后的CIS量子点,保持了优异的荧光性能,具有高强度的700nm发射的近红外荧光,其水合粒径为15nm左右,能够良好地分散在水中。并且,使用这种方法进行亲水修饰的量子点表面富含羧基,极易进行功能化修饰,为应用提供了基础;2.利用配体替换作用,将油溶性的CIS量子点组装到了合成的56nm巯基化硅球表面,制备了CIS@Si O2复合材料。使用PAA-HDA两亲性高分子聚合物对油溶性的CIS@Si O2复合材料进行了亲水性修饰,制备了水溶性的CIS@Si O2纳米荧光探针。这种探针的水合粒径为60～80nm,具有优异的光学性质,能够发射稳定的700nm的近红外荧光。一定浓度下Cu2+、Fe3+、Hg2+等金属离子能够对其造成荧光猝灭。研究表明,在500μM到2m M的浓度范围内这种荧光探针能够线性的反映出汞离子浓度,其线性回归系数为0.99214。3.使用巯基β-环糊精简单、高效地对油溶性CIS量子点进行了亲水性修饰。利用环糊精的杯状结构,吸附有机染料R6G,制备了水溶性的双色荧光比例探针。这种比例探针具有约50～80nm的水合粒径,在550nm处有一定强度的绿色荧光,在700nm处具有强烈的红色荧光,整个探针在紫外光下具有红色荧光。这种探针可以用于检测含有苯环结构的小分子,研究发现随着苯磺酸钠浓度的变化,其两色荧光的强度比例变化大约呈线性,回归系数R=0.96903。这种比例探针的制备方法简单,荧光性能良好,且其表面富含巯基,极易进行功能化修饰,具有广阔的应用前景。