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水相分散半导体纳米材料的制备及在农药残留分析中的应用

薛芳芳  
【摘要】:半导体纳米材料具有优越的光学、物理和化学性质,作为一种新的成像及检测工具已经引起多个领域研究者的广泛关注。本论文合成了Mn掺杂ZnOxS1-x量子点、Te纳米线等半导体纳米材料,探讨了所合成的纳米材料在农药残留检测中的潜在应用价值,具体如下: 1.本体系采用UV-Vis吸收光谱、FL发射光谱、Zeta电位、荧光寿命等手段研究了TGA-CdTe量子点与硫酸鱼精蛋白之间的相互作用。结果表明随着硫酸鱼精蛋白浓度的增大,量子点荧光强度逐渐降低。UV-Vis吸收光谱和荧光寿命等表征手段证明了硫酸鱼精蛋白对CdTe量子点的猝灭为动态猝灭过程;采用Stern-Volmer方程和热力学方程对荧光光谱的数据进行了分析,得到了291K、298K和305K时CdTe量子点与硫酸鱼精蛋白结合反应的荧光猝灭常数(KSV),标准热力学焓变(ΔHθ)、熵变(ΔSθ)和自由能变(ΔGθ)对相互作用机理进行了探讨,结果表明,CdTe量子点对硫酸鱼精蛋白的猝灭反应为自发过程,二者之间主要为静电作用。在此基础上,研究了表面修饰硫酸鱼精蛋白的CdTe量子点与甲基毒死蜱的相互作用,并且探讨了所合成带正电荷的CdTe量子点在有机磷农药甲基毒死蜱检测中的可行性。 2.以ZnNO3·6H2O、MnCl2·4H2O和Na2S为原料,一步法合成了dBSA修饰的Mn掺杂ZnOxS1-x量子点。采用FL发射光谱、UV-Vis吸收光谱、XRD、Raman、HRTEM等方法对所合成的量子点进行了表征,结果表明:该量子点直径大约为3.2±0.7nm,具有ZnS的缺陷发射和Mn的特征发射,当Mn2+的浓度为1.0%和20%时,量子点具有优异的荧光性质,所掺杂的锰以Mn3+(ZnMn2O4/MnO(OH)-ZnSxO1-x的形式存在,是反应中的中间体。样品的拉曼信号在1054cm-1处有明显的增强,表明样品有潜在的表面增强拉曼的活性。本方法的特点在于产品稳定性好、绿色的蛋白分子做修饰试剂、不含重金属无机盐及有毒试剂,产品可在冰箱中稳定半年以上。 3.以3.3nmCdTe量子点为前体,通过EDTA介导水热法合成了六方的Te纳米线。TEM和SEM表明该纳米线的平均直径为30nm、长度可达微米级别,当EDTA的浓度为0.10g/L时可以得到形貌均一的Te纳米线,当EDTA的浓度为0.50g/L时纳米线中Te浓度最高。在此基础上,将Te纳米线进一步转化为高SERS活性的Ag2Te纳米线,研究了甲维盐和莠去津等农药在Ag2Te纳米线的表面增强拉曼(SERS)活性,探讨了该纳米线在甲维盐和莠去津残留检测中的可行性。


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