摘要
碳量子点作为一种新型的纳米荧光探针材料，与有机分子荧光探针和半导体量子点荧光探针相比，具有水溶性好、化学稳定性好、毒性低、生物相容性好及抗光漂白能力强等诸多优点，近年来受到传感检测、生物成像、生物标记等领域研究者的广泛关注。针对量子点合成、性质与应用研究的新方法及新技术也逐渐成为相关研究领域的热点。 本论文通过使用无毒生物分子，即DNA、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)为前驱物，利用水热合成法，在较为温和的反应条件下成功制备出了几种碳量子点材料(Bio-dots，C-dots，T-dots)，并对其微观结构、发光性质及重金属传感性能等进行了一系列的研究。 研究表明，由DNA制备得到的Bio-dots材料不需要后修饰即可作为荧光探针检测重金属离子Hg(Ⅱ)和Ag(Ⅰ)。在Hg(Ⅱ)或Ag(Ⅰ)加入后，其荧光强度明显下降。而对于其他十余种干扰离子，其荧光响应并不明显。通过一系列的表征和分析证实，Bio-dots对Hg(Ⅱ)和Ag(Ⅰ)具有良好选择性和灵敏度的决定性因素是由于Bio-dots表面残存的T和C可以分别与Hg(Ⅱ)和Ag(Ⅰ)形成T-Hg(Ⅱ)-T和C-Ag(Ⅰ)-C发卡结构（hairpin structure）。另一方面，Bio-dots表面存在的含O、含N基团与Hg(Ⅱ)和Ag(Ⅰ)间较强的特异结合作用也是该Bio-dots材料具有选择性的重要原因。Bio-dots应用于检测Hg(Ⅱ)和Ag(Ⅰ)的检测限分别约为48 nM和0.31μM。对于以C或T为前驱体制备的C-dots或T-dots，本论文对它们的重金属离子传感性能也进行了一系列的测试，研究结果表明，以C饱和溶液制备的C-dots较用T制备的T-dots具有更强的荧光。但有趣的是，我们推测的C-dots对Ag(Ⅰ)有荧光淬灭作用而T-dots对Hg(Ⅱ)有荧光淬灭作用的结果并不成立;与之相反，C-dots对Hg(Ⅱ)具有较好的荧光响应，而其他干扰离子对于C-dots的荧光性质影响较小。根据其荧光性质和其他表征结果，我们认为，与前面研究中的Bio-dots不同的是，C-dots和T-dots在对于Hg(Ⅱ)和Ag(Ⅰ)传感中，不能够形成T-Hg(Ⅱ)-T或C-Ag(Ⅰ)-C的发卡结构，其荧光淬灭的主要原因是由于表面官能团的作用。另外，C-dots对Hg(Ⅱ)的荧光检测对pH没有要求，在弱酸弱碱条件下均可以检测，其对Hg(Ⅱ)的检测限约为11nM，且响应时间极短，可以在30s之内完成。
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