Zn/Ag掺杂HgS量子点的制备及性能研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:C_k_b
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量子点(QDs)主要是由ⅡB-ⅥA、ⅢA-ⅣA或ⅣA-ⅥA族元素组成,尺寸分布在1-10 nm的纳米粒子。但是,单核量子点的荧光强度较低、易老化以及毒性,从而限制其应用范围。大量研究表明,掺杂量子点可以大幅度提高量子产率和稳定性,并且还可以赋予其特殊的性能。基于此,本文通过制备锌掺杂硫化汞量子点(HgZnS QDs),用于检测痕量重金属Cr3+和抑制β淀粉样蛋白(Aβ40)纤维化进程;制备银掺杂硫化汞量子点(HgAgS QDs),用于近红外荧光成像。本论文研究内容如下:(1)通过一锅法,首先制备出卡托普利包覆的硫化汞量子点(HgS QDs),然后加入Zn2+成功制备HgZnS QDs。透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)和能谱仪(EDS)的结果表明,锌离子成功掺杂HgS QDs形成HgZnS QDs。通过改变Zn/Hg摩尔比,我们发现HgZnS QDs的荧光强度和荧光发射峰在可见光区域内呈规律性变化。实验结果显示,在不同温度和不同pH的水溶液中HgZnS QDs具有较高的稳定性。最后,我们发现HgZnS QDs通过荧光猝灭可以特异性检测Cr3+,检测浓度为1μM(国际饮用水安全标准),检测限为0.19nM。紫外可见光光谱(UV-Vis)和动态光散射(DLS)的结果表明,检测机理是Cr3+诱导HgZnS QDs聚集,从而引起荧光猝灭。(2)我们通过上述方法制备HgS QDs、HgZnS QDs和ZnS QDs,TEM结果显示三种量子点的粒径无明显差异,傅里叶红外光谱(FT-IR)结果表明三种量子点的表面的配体均为卡托普利。Aβ40动力学研究表明,在一定条件下HgZnS QDs和ZnS QDs均抑制Aβ40纤维化进程,且具有剂量依赖性;原子力显微镜(AFM)图片显示,Aβ40与HgZnS QDs和ZnS QDs共同孵育后分别形成无定型状态和团状聚合状态。圆二色光谱(CD)和DLS进一步证明HgZnS QDs和ZnS QDs对Aβ40具有抑制作用。细胞毒性实验结果显示,在较低浓度下ZnS QDs无毒性,HgZnS QDs随着浓度增加其毒性急剧增大。(3)我们通过类似的方法制备出HgAgS QDs,并且通过TEM和EDS共同证明HgAgS QDs为掺杂复合物。在不同pH溶液中制备的HgAgS QDs荧光发射峰位于近红外Ⅱ区且呈现出规律性变化;随pH值的增加,HgAgS QDs荧光发射峰先红移而后蓝移,发射波长在pH=6时达到最大1110 nm;原子吸收光谱表明在不同pH溶液中制备的HgAgS QDs,Ag的掺杂量(Ag/Hg比值)呈现出与荧光发射峰相同的变化规律,证明pH通过调控Ag的掺杂量从而调谐荧光发射峰的位置。细胞毒性实验表明HgAgS QDs在1-50 ppm浓度范围内无细胞毒性。综合上述结果分析,HgZnS QDs在环境重金属离子检测和神经退行性疾病治疗中有着诱人前景;近红外Ⅱ区荧光探针HgAgS QDs为荧光纳米探针的设计与制备提出新的见解。
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