發(fā)布時(shí)間：2020-06-12 02:45

【摘要】：環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻,嚴(yán)重影響了人類的生存和健康。針對(duì)環(huán)境污染物的快速、靈敏的檢測(cè)方法引起了人們的關(guān)注。其中量子點(diǎn)(QDs)由于其獨(dú)特的熒光性能,廣泛應(yīng)用于物質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域。用于物質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域的量子點(diǎn)通常分散在溶劑中,量子點(diǎn)溶液探針具有優(yōu)異的檢測(cè)靈敏性,但是存在攜帶不便、難以從檢測(cè)環(huán)境中分離等不足,限制了其應(yīng)用。而目前研究的量子點(diǎn)復(fù)合薄膜存在檢測(cè)靈敏度低、穩(wěn)定性差等問題。因此,研制一類穩(wěn)定性好、靈敏度高的量子點(diǎn)薄膜檢測(cè)材料具有重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。本文基于靜電紡絲技術(shù)和浸涂技術(shù),制備了穩(wěn)定、靈敏、便攜的量子點(diǎn)熒光復(fù)合薄膜,并詳細(xì)探究其熒光性能和檢測(cè)性能。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)采用支化聚乙烯亞胺(PEI)為表面修飾劑,通過配體交換對(duì)QDs改性,制備了表面富有氨基的QDs-PEI。以尼龍6(PA6)為基體,以QDs-PEI為熒光功能粒子,利用靜電紡絲技術(shù)制備QDs-PEI/PA6熒光納米纖維復(fù)合材料。通過改變紡絲液中量子點(diǎn)的含量,調(diào)控復(fù)合薄膜的熒光性能。熒光發(fā)射光譜表明,復(fù)合薄膜對(duì)2,4,6-三硝基苯酚(TNP)具有檢測(cè)性能,可視檢測(cè)限達(dá)到100ng/mL,在TNP濃度為50-100 ng/mL范圍內(nèi),QDs-PEI/PA6薄膜可實(shí)現(xiàn)對(duì)TNP的靈敏定量檢測(cè)。(2)通過靜電紡絲技術(shù)制備PA6納米纖維膜。采用浸涂法,將有機(jī)相合成的QDs結(jié)合到納米纖維表面,制備了PA6@QDs熒光復(fù)合薄膜。通過熒光發(fā)射光譜分析復(fù)合薄膜的熒光性能和對(duì)金屬離子的熒光響應(yīng),結(jié)果表明薄膜具有穩(wěn)定的熒光性能,銅離子對(duì)薄膜的熒光具有淬滅作用,可視檢測(cè)限可達(dá)到80μM。在10-150μM范圍內(nèi),可以根據(jù)擬合直線實(shí)現(xiàn)對(duì)Cu~(2+)的定量檢測(cè)。(3)通過靜電紡絲技術(shù),以CdSe/Cd_xZn_(1-x)S量子點(diǎn)(QDs_g)與PVDF為原料,制備了QDs_(g/)PVDF熒光納米纖維膜。采用浸涂法,將有機(jī)相合成的CdSe/CdS/ZnS核殼量子點(diǎn)(QDs_r)結(jié)合到熒光納米纖維表面,制備(QDs_g/PVDF)@QDs_r雙熒光復(fù)合薄膜。熒光發(fā)射光譜表明,復(fù)合薄膜在Cu~(2+)檢測(cè)中表現(xiàn)出優(yōu)異的靈敏性,Cu~(2+)的可視檢測(cè)限為30μM,在10-100μM范圍內(nèi),可以根據(jù)擬合直線實(shí)現(xiàn)對(duì)Cu~(2+)的定量檢測(cè)。
【圖文】：

圖 1-1 熒光傳感器的機(jī)理[13]Figure1-1 Mechanisms of fluorescence sensing1.3 量子點(diǎn)簡(jiǎn)介1.3.1 量子點(diǎn)的基本性質(zhì)量子點(diǎn)（Quantum Dots，QDs）又被稱為半導(dǎo)體納米晶，是物理尺寸為 2-10nm 的半導(dǎo)體納米材料。量子點(diǎn)的名稱來源于其量子尺寸效應(yīng)，即當(dāng)半導(dǎo)體材料的尺寸足夠小（小于激子波爾半徑）時(shí)，，其物理化學(xué)性能出現(xiàn)明顯變化[20]。又因?yàn)榱孔狱c(diǎn)尺寸很小，被稱為準(zhǔn)零維納米材料，如同“點(diǎn)”，因此將這種納米材料形象地稱為量子點(diǎn)。半導(dǎo)體量子點(diǎn)在一定波長(zhǎng)的激發(fā)光下，能夠發(fā)射熒光。如圖 1-2 所示[21]，

圖 1-2 量子點(diǎn)的光致發(fā)光原理圖Figure 1-2 Schematic diagram of photoluminescence of QDs了量子尺寸效應(yīng)，量子點(diǎn)還具有表面效應(yīng)和尺寸依賴性等物理面效應(yīng)也與量子點(diǎn)的尺寸有關(guān)，對(duì)于納米顆粒來說，尺寸越小，，表面能和反應(yīng)活性越高。量子點(diǎn)的小尺寸使其具有極大的比表只有小部分原子位于內(nèi)部而大多數(shù)原子位于量子點(diǎn)表面，使得表足，產(chǎn)生大量不飽和鍵，易結(jié)合其他原子。量子點(diǎn)還具有尺寸依過程中通過調(diào)節(jié)反應(yīng)條件控制量子點(diǎn)的顆粒大小來調(diào)節(jié)光學(xué)性質(zhì)寸增大，熒光顏色從紫色向紅色轉(zhuǎn)變，如圖 1-3 所示[22]。這是量統(tǒng)熒光材料最大的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)量子點(diǎn)從外界吸收足夠的能量，在內(nèi)電子對(duì)，能量越高，吸收則越強(qiáng)。因此，與有機(jī)熒光分子相比，吸收范圍更廣。因光子的輻射復(fù)合，在量子點(diǎn)的熒光發(fā)射光譜中對(duì)稱且半高寬較小[23]。量子點(diǎn)具有較大的斯托克斯位移（Stoke點(diǎn)吸收波長(zhǎng)與發(fā)射波長(zhǎng)相差較大，例如，在 365 nm 紫外光激發(fā)
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.2;TQ340.64

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本文編號(hào)：2708890