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昆明理工大学许志刚教授等:荧光硫量子点的制备及其在金属离子检测中的应用

荧光硫量子点的制备及其在金属离子检测中的应用


引用本文:万园媛,王思涛,刘智敏,等.荧光硫量子点的制备及其在金属离子检测中的应用[J]. 化学试剂,2023, 45(11): 1-8.

DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2023.0467


背景介绍


荧光量子点具有尺寸依赖特性、光致发光可调、比表面积大、荧光量子产率高、光稳定性强等优点,被广泛应用于传感、光催化、发光二级管、生物医疗等领域,而传统量子点常含有毒性的重金属元素,这一定程度限制了其在环境方面的应用。硫量子点由于其良好的抗菌性和低毒性,已成为当前的研究热点之一。以硫量子点为基础构建的荧光传感方法具有操作简单、抗干扰能力强、检测速度快、准确度高等特点,在复杂样品中金属离子的检测方面具有广阔的研究前景






文章亮点

1.综述了硫量子点的常用制备方法,从合成原料、荧光量子产率、反应时间等方面讨论了各种方法的优缺点,为硫量子点的合成方法提供了选择;

2.从检测原理的角度,详细地讨论了硫量子点在金属离子检测方面的应用情况,为金属离子的检测应用提供了参考

3. 对硫量子点的发展提出了展望,为进一步开发新的金属离子检测方法提供了路径选择

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内容介绍

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1  SQDs的合成方法

1.1  组装-裂变合成
采用相界面合成法[9]所合成的SQDs虽然具有一定的光稳定性,能发射出蓝色荧光。Shen[10]2018年首次报道了一种以聚乙二醇(PEG)作为分散剂,经组装-裂变机制合成SQDs的方法(图1


1.2  过氧化氢辅助合成

采用组装-裂变合成的SQDs虽然荧光量子点产率得了改善,但是反应周期仍然较长。为解决这一问题,Wang[11]2019年采用过氧化氢作为氧化剂,对硫点进行处理,合成SQDs(图2


1.3  水热法合成

水热法制备SQDs通常需要将反应前驱体加入到反应釜中,在高温下通过溶剂热反应合成SQDsGao[15]报道了一种基于乙二胺溶剂的水热法合成SQDs的方法(图3),将荧光量子产率提高到87.8%

1.4  超声-微波辅助合成

近年来,研究人员在提高SQDs的荧光量子点产率、拓展SQDs的应用方面取得了长足的进步,但在SQDs的合成方法方面仍然存在着合成周期长、效率低等难以克服的困难。Zhang[16]提出采用超声辅助的方法对SQDs的前驱体进行后处理合成SQDs(图4

1.5  氧气氛合成

为快速、大规模、高效地生产SQDsSong[20]报道了一种在纯氧气氛下,由单质硫大规模合成SQDs的方法(图5


2  SQDs用于金属离子的检测

SQDs相较于其他荧光量子点,具有毒性低、化学性质稳定、生物相容性好、抗菌性好等特点在分析检测领域有广泛应用。

2.1  荧光猝灭检测金属离子

大多数金属离子加入到SQDs中会引起SQDs的荧光信号减弱,具体可分为静态猝灭和动态猝灭。

2.2  荧光增强检测金属离子

有些金属离子加入到SQDs中,不但不会引起SQDs的荧光信号减弱,反而会增强SQDs的荧光信号。

2.3  比率探针检测金属离子

与单荧光发射的测定相比,比率荧光法是利用双荧光发射信号进行测定,其外部环境、仪器和参数对双荧光信号的干扰都是同步的,可以通过双荧光信号之间的比值进行干扰消除,因此具有自校准功能,检测结果更准确。

3  结论与展望

SQDs自首次报道合成以来,由于其独特的光学性质,使得其成为最有研究潜能的荧光纳米材料。SQDs具有良好的抗菌性、低毒性和优异的光学性质,比CdSeAg2SZnS等传统量子点材料更适用于构建荧光分析平台。相比与常用的检测方法,如ICP-MSAFSAAS等检测方法,SQDs的检测方法具有操作简单、实验成本低、检出限低、灵敏度高、检出速度快等特点,在实际样品中金属离子检测方法有很大的应用前景。但是SQDs还存在很多挑战和问题,如荧光量子产率、元素利用率、光学稳定性等有待进一步提高。