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基于二氧化硅和聚合物修饰的水溶性Cdse/ZnS荧光量子点的制备和应用研究

王欣  
【摘要】:纳米材料由于其尺寸比较小,在几个到十几纳米,所以会产生许多块体材料所不具备的物理和化学性质,如量子尺寸效应、介电限域效应、表面效应等,使其在光学、电学、磁学和力学等方面获得一些新奇特性。这些新奇的特性使它在发光二极管、生物标记、太阳能电池等方面都有很广阔的应用前景。正是由于这些表现出来的新奇特性使得纳米材料科学在近二十年来备受关注,制备各种高质量的纳米材料的方法手段也得以快速发展,各种各样的高质量的纳米晶也逐渐被用油相合成方法制备出来。然而为了纳米晶具有更好的应用性能,必须对这些纳米晶进行适当的表面修饰或者改性。本文的主要工作就是研究对纳米晶进行表面修饰使其具有水溶性的问题,并初步探索了水溶性纳米晶在制备复合薄膜以及在生物检测领域的应用性能。我们在以下几个方面做了一些工作并取得了如下结果: 1、利用两亲性低分子聚合物——聚马来酸十六醇酯(PMAH)把油溶性纳米晶转移到水相,然后用St ber方法在纳米晶表面再包覆一层二氧化硅合成了高质量的水溶性CdSe/ZnS量子点。同时我们合成了低分子量的聚丙烯酸共聚物乳液(PAA),以此乳液作为基质与合成的不同浓度的水溶性量子点(QDs-PMAH-SiO_2)混合,利用旋转涂膜的方法制备了透明的复合发光薄膜。发现复合薄膜的荧光强度随着涂膜层数的增加以及水溶性量子点浓度的增大而增加。并且,我们制备的复合薄膜具有很好的紫外光耐受性和热稳定性。 2、第三章中主要介绍了一种制备水溶性荧光量子点的新方法,那就是结合两种传统的包覆量子点通用材料(二氧化硅和两亲性齐聚物),把这两种材料依次包覆在量子点表面,制备出了一种超稳定的、水溶性的多层保护的QDs-PMAH-SiO_2-OTMS-PMAH纳米颗粒。用这种方法制备出多壳层保护的CdSe/ZnS QDs的尺寸可以控制到11.7-27.3nm。在各种各样的化学环境中都比较稳定,例如:PH=1的溶液、80°C的高温处理以及高浓度的离子溶液。甚至在猪尿中,多壳层保护的CdSe/ZnS QDs也能保持较高的荧光强度。然后我们把制备的多壳层包覆的水溶性CdSe/ZnS量子点作为荧光探针和微孔免疫试纸条结合用于检测猪尿中莱克多巴胺(RAc)的残留量,其检测灵敏度为0.1ng/mL,与传统的商用染色胶或者胶体金作为标记材料制备的试纸条相比,灵敏性高出大约30倍。


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