摘要
近年来，纳米材料因具有稳定的物化性能、良好的尺寸效应和制备方法多样性等优势，广泛地应用于化学、生物学和医学等领域。在这些常见的纳米材料中，碳量子点和石墨烯量子点由于具有水溶性较好、尺寸较小、光学性质稳定和低毒无污染等特点受到了越来越多的关注。目前，利用碳量子点和石墨烯量子点为探针，发展了多种简便的方法来检测溶液体系中的金属离子和功能小分子。在本论文中，分别制备了荧光强度较强、性质较为稳定的碳量子点和石墨烯量子点，并将它们作为光学探针分别应用于光学传感检测，具体内容如下： （1）采用水热法制备了发出蓝色荧光的碳量子点及使用高温煅烧法制备了发出绿色荧光的石墨烯量子点。在合成过程中，分别对两种量子点的制备条件进行了优化。此外，对得到的两种量子点分别进行了形貌尺寸表征和光谱表征。结果表明，通过水热法制备的碳量子点和高温煅烧法制备的石墨烯量子点均具有良好的水溶性、稳定的光学性能、尺寸均匀且分散性好。 （2）基于荧光能量共振转移(FRET)过程，利用碳量子点与4-ASA-Fe3+络合物构建了用于定量检测·OH的光学传感器。根据文献报道，·OH可以将4-ASA-Fe2+氧化成4-ASA-Fe3+络合物，该络合物紫外吸收光谱在400-600nm范围内具有较强的吸收，该范围与碳量子点的荧光发射光谱有较大重叠。因此，由于FRET过程，碳量子点的荧光发生猝灭，实现对·OH的检测。碳量子点荧光猝灭程度与溶液中的·OH浓度成一定的线性关系，该方法的线性范围是0.5-4μM，检测限是44nM，对·OH的检测呈现高选择性。在本工作中，由碳量子点构建传感体系步骤简单，方法简便，实现了对·OH的高灵敏和高选择性检测。 （3）利用石墨烯量子点作为光学探针与4-NP分子间的FRET过程构建了一种用于定量检测β-半乳糖酶活性的光学传感器。β-半乳糖酶可以催化水解对硝基苯酚-β-半乳糖苷成4-NP分子与糖苷，4-NP分子可以使石墨烯量子点荧光发生猝灭，且荧光猝灭程度与酶的活性呈现线性关系。实验结果表明，该体系可以定量地检测酶活性，线性范围是20-200U/L，检出限是4.4U/L。该类方法在检测β-半乳糖酶活性表现出高灵敏性和高选择性，为β-半乳糖酶的检测提供了简便的新方法。
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