水溶性CdSe量子点的合成及其化学/电致化学发光性质研究

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量子点(quantum dots,QDs)是一种三维受限、近似球状的无机半导体纳米晶体。与传统的有机荧光染料和荧光蛋白相比,量子点具有宽的激发光谱、窄而对称的发射光谱、高的荧光量子产率等优点。近年来,量子点在生物标记及成像方面引起了人们的广泛关注,已经成为当前的研究热点之一。然而,有关量子点化学发光及电致化学发光性质方面的研究才刚刚起步。化学发光具有仪器简单、灵敏度高、检测范围宽等优点。通过研究量子点的化学发光及电致化学发光性质,可以进一步拓展量子点的应用范围。本文建立了一种水相中合成CdSe量子点的新方法,在此基础上,对所合成量子点的化学发光及电致化学发光性质作了初步的探索。主要研究内容及结果如下:1.采用巯基乙酸(MAA)作为表面修饰剂,CdCl2和NaHSe为反应前体,在水溶液中合成了粒径约1.5 nm的CdSe量子点。通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、化学发光三种手段对所合成的量子点进行了表征,并研究了反应时间、反应温度、MAA加入量以及Cd∶Se摩尔比等条件对CdSe量子点的化学发光性能的影响。结果表明:当Cd∶Se摩尔比为2∶1,MAA加入量为120μL,反应温度为30℃,反应时间为1 h时,可以得到化学发光性能较好的CdSe量子点。2.建立了CdSe量子点-H2O2化学发光新体系。通过研究不同氧化剂、碱性介质浓度、氧化剂浓度、量子点浓度及几种表面活性剂对CdSe量子点化学发光的影响,对CdSe量子点化学发光的条件进行了优化。结果表明:在碱性介质中,CdSe量子点可以被H2O2直接氧化产生化学发光,阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对CdSe量子点-H2O2体系的化学发光强度有一定程度的增敏作用。探讨了CdSe量子点化学发光的反应机理,为水溶性CdSe量子点化学发光的进一步应用提供了参考。3.建立了水溶性CdSe量子点电致化学发光新体系。直接在水溶液中采用三电极系统对CdSe量子点溶液进行扫描,观察到化学发光现象,并对水溶液中CdSe量子点电致化学发光的条件(如扫描速率、溶解氧、CdSe量子点的浓度等)进行了优化。基于邻苯三酚抑制CdSe量子点电致化学发光的现象,建立了邻苯三酚检测新方法,该方法对邻苯三酚检测的线性范围为4.0×10-7~2.0×10-5mol/L,检测限为6.6×10-8mol/L(S/N=3)。同时,对CdSe量子点电致化学发光的反应机理进行了探讨。实验结果表明,CdSe量子点电致化学发光光谱的峰位置与荧光光谱的缺陷峰位置几乎相同,这说明量子点的表面缺陷在光发射过程中起了关键性作用。
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