用于汞离子检测量子点合成的优化分析.doc

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1、量子点用于汞离子检测的研究与发展摘要：本文回顾了水相法制备量子点的发展，将量子点作为荧光探针，利用荧光猝灭法检测Hg2+的含量，并介绍了量子点合成方法、量子点体系、量子点浓度和稳定剂对Hg2+检测的影响。关键词：量子点汞离子检测1.前言汞是具有持久性、生物累积性和生物扩大性的有毒污染物[1]，对人体健康和生态环境具有很大的负面影响，迫切需要建立汞离子的检测体系，以有效治理汞污染，减少或避免其危害。传统检测方法主要有原子荧光光谱分析法、冷原子吸收光谱法和二硫腙比色法[2]，这些检测技术不仅依赖大型仪器设备，成本较高，处理过程繁琐耗时，而且灵敏度和选择性较低，不能满足

2、金属离子痕量分析的要求。荧光法以灵敏度高、选择性好的特点被广泛应用，但传统的荧光法多采用有机荧光染料为荧光试剂，存在荧光强度低、光稳定性差的缺点，其灵敏度和检测范围受到一定程度的限制。以CdS、CdSe、CdTe、ZnS为代表的量子点，具有宽且连续的吸收光谱、窄且对称的发射光谱等荧光特性[3]，被作为新型荧光探针应用于重金属离子的检测[4－6]。量子点光化学传感器作为新型重金属离子的检测仪器，实现了低成本和小型化，便于现场检测，具有高效、快捷、灵敏和准确等优点[7]。但汞离子检测的灵敏度和线性范围还受制备稳定的、功能化的量子点技术的限制，为提高检测的精密度和准确性

3、，需要对量子点进行优化合成。2.量子点检测汞离子的原理量子点荧光猝灭法被用于重金属离子的检测[8]。所谓荧光猝灭[9]是指荧光物质分子与溶剂分子之间所发生的与荧光强度变化相关的激发峰位变化或荧光峰位变化的物理或化学作用过程。荧光猝灭法[10]也就是利用某种物质对另一种荧光物质产生的荧光猝灭作用而建立的荧光测定分析方法。一般而言，荧光猝灭法比直接荧光测定法的灵敏性更好，选择性更高[11]。金属离子通过不同的作用机制影响量子点的荧光性能，当Hg2+在一定浓度范围内，量子点的荧光猝灭程度与Hg2+浓度之间存在良好的线性关系，从而达到检测Hg2+浓度的目的[12]。其线性

4、回归方程为：△Ｆ＝Ｆ０—Ｆ＝a+bＣ（Ｆ０——无Hg2+的空白荧光强度，Ｆ——有Hg2+的体系荧光强度，Ｃ——Ｈg2+的浓度，a、b为常数）。Hg2+对量子点的荧光猝灭，与量子点表面的能量转移、电荷转移以及表面吸附相关[13]：一方面通过电子转移，即导带中的激发电子通过稳定剂转移给Hg2+，阻止电子和空穴的结合；另一方面通过表面结合，即Hg2+通过静电吸附在量子点表面并在离子键的作用下生成HgS、CdTe-Hg2+复合物，使能量转移。前者属动态猝灭，激发态荧光物质与猝灭剂碰撞使其荧光猝灭；后者属静态猝灭，基态荧光物质与猝灭剂结合生成复合物，且该复合物使荧光猝灭[1

5、4－15]。3.用于Hg2+检测的量子点合成方法目前用于重金属离子检测的量子点合成方法主要为水相法，其目的是：解决量子点的水溶性问题，使量子点与目标分析物发生作用，提高分析方法的选择性。水相法就是在稳定剂的保护下，在水溶液中通过回流加热制备量子点的方法，它具有操作简便、重复性高、成本低的特点，另外表面电荷和表面性质可控，很容易引入各种官能团分子，因此作为荧光探针具有很好的发展潜力。但因水的沸点较低，加热温度不能超过100℃，使量子点的成核与生长无明显的界限，导致量子点的粒径大小不均匀、半峰全宽较宽、荧光量子产率较低，不利于本检测方法的建立。为提高合成反应温度，将量

6、子点的成核与生长分开，以提高量子点的单分散性与均一性，发展了水热法。水热法[16]是指在特制的密闭反应器（高压釜）中放入水相合成量子点的原溶液，通过对反应体系加热，在反应体系中产生一个高温高压的环境，使合成温度提高，合成周期缩短，成核与生长过程分开，有效地减少量子点表面缺陷，提高量子产率。水热法是无机合成和晶体制备相结合的方法，它继承和发展了水相法的全部优点，克服水相法中回流温度不能超过100℃的缺点，在重金属离子如Hg2+的检测上，水热合成法制备量子点具有一定的优势[17-18]。4.用于Hg2+检测的量子点体系II－VI族半导体量子点由于其独特的光电性质，引起

7、广泛的关注。自2002年Chen[19]等首次提出了以CdS量子点为荧光探针检测Cu2+和Zn2+以来，Cd基量子点作为荧光探针用于重金属离子检测的文献不断被报道，郑爱芳等[20]、李英等[21]水相合成CdSe量子点，并以其作为荧光探针分别用于Hg2+的微量和痕量检测，具有较高的灵敏度和较宽的线性范围；李梦莹等[22]和刘洁等[23]合成了CdTe量子点用于检测重金属汞离子，也取得了令人满意的结果；陈述等[24]采用一步水相合成法合成CdS量子点，通过CdS量子点表面富S2-与Hg2+结合，影响量子点表面的电子—空穴的结合效率，使荧光猝灭，来定量检测Hg2+。为

8、提高量子产