基于稀土上转换纳米晶的复合汞离子传感材料的制备及其性能研究

【摘要】金属离子的检测对环境和人类健康都有着重要意义，目前的检测方法中荧光分析法由于简便、快速、灵敏度高、选择性好、可以测定的参数多(激发和发射光谱的强度、位置、寿命等)在金属离子检测中得到了广泛应用，该方法可以克服大型仪器如原子吸收光谱、原子发射光谱、气相色谱、电感耦合等离子体质谱等检测时分析步骤复杂、周期长、仪器昂贵等缺点。荧光分析法中探针分子的设计、合成是该方法的关键，目前已经报道了大量以有机染料为母体的探针分子。稀土上转换发光纳米材料在近红外光激发下可以发射可见光，这一新型荧光材料的发展为探针分子的设计提供了新思路。而且稀土上转换发光纳米材料具有光稳定性好，对生物体光损伤小、背景荧光低，信噪比和检测灵敏度高、穿透深度高等优点，是生物分子和复杂体系中离子检测的理想材料。因此，本文以设计新颖的金属离子探针为目的，在制备高品质稀土上转换纳米粒子NaYF4:Yb,Er基础上，将其与罗丹明探针分子结合构建了纳米复合材料，通过检测该复合材料上转换荧光光谱和吸收光谱的变化实现对汞离子的检测。该检测方法使用近红外光作为激发光源，可以克服紫外可见光所带来的背景荧光等问题，有望应用于复杂体系或生物体内汞离子的检测。主要研究工作包括以下几方面：(1)通过热分解法制备了上转换纳米粒子NaYF4:Yb,Er并对其进行表征，XRD显示所得纳米粒子为高结晶度的纯六方相纳米晶；SEM测试表明纳米粒子大小约为40nm，且分散性好，粒径均一；红外吸收光谱表明粒子表面吸附了一定数量的油酸配体，导致纳米粒子具有亲油性；在980nm激光激发下NaYF4:Yb,Er纳米粒子发出明亮的绿光。通过反相微乳法成功对NaYF4:Yb,Er进行表面SiO2包覆，壳层厚度约为8nm，包覆后纳米粒子亲水性增加，易于修饰，为上转换纳米粒子在分析检测中的应用提供了可能。(2)将汞离子探针-罗丹明衍生物RHO分子通过希夫碱反应共价嫁接到修饰后的上转换纳米粒子表面，构建了对汞离子具有高选择性的纳米复合传感材料。随着汞离子浓度的增加，复合材料在550nm的吸收逐渐增强并与汞离子浓度呈现良好的线性关系(r2=0.99694)，检测限可达3.210-6M；同时其上转换绿色荧光强度逐渐减弱，以红色荧光作为内参比，上转换荧光强度UCL540/UCL650的比值也与汞离子浓度呈现很好的线性响应关系。使用近红外光作为激发光源，该复合材料有望应用于复杂体系内汞离子的检测。(3)基于罗丹明开闭环效应，分别设计并合成了以罗丹明B荧光团为母体的探针分子Rh1和Rh2，进一步研究表明它们对汞离子都具有一定的传感性能。
【作者】郭姣；
【导师】李斌；
【作者基本信息】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)，光学工程，2013，硕士
【关键词】稀土上转换纳米发光材料；罗丹明衍生物；汞离子；

【参考文献】
[1]刘歌群.无人机飞行控制器设计及检测与控制技术研究[D].西北工业大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[2]任杰.高频超声对不同大小甲状腺乳头状癌诊断价值的研究[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[3]夏永辉.关于微分方程概周期解的研究[D].福州大学,应用数学,2004,硕士.
[4]牛健,俞小莉,黄瑞,冯燕,陈俊玄,刘震涛,周迅.发动机飞轮壳道路载荷谱试验分析研究[J].机电工程,2014,05:563-567.
[5]刘忠.中国农业管理信息系统发展现状、问题、趋势与对策[J].农业工程学报,2005,S1:201-206.
[6]李进良,麦穗华.加强无中心多信道选址通信网的电波管理[J].移动通信.1989(04)
[7]冯万伟.论经济法的社会责任原则[D].中国社会科学院研究生院,经济法（专业学位）,2014,硕士.
[8]胡明礼.我国建筑企业海外本土化经营研究[D].北京交通大学,2014.
[9]李海丰.大学生生命观教育的问题与对策研究[D].吉林农业大学,思想政治教育,2012,硕士.
[10]管龙.环境温度对大跨径连续刚构桥的应力—变形影响研究[D].长安大学,工程力学,2013,硕士.
[11]王姣.rhBNP对非ST段抬高急性冠脉综合征伴急性心力衰竭患者的心肌缺血及心功能的影响[D].河北医科大学,内科学,2014,硕士.
[12]刘洋.CRTSⅢ型轨道板预制关键工序质量控制研究[D].吉林大学,工业工程,2013,硕士.
[13]金耀初,蒋静坪.基于进化计算的模糊控制规则优化[J].控制与决策,1996,06:672-676.
[14]鲁建厦,景峰,董巧英.基于面向对象时间约束Petri网的加工-装配车间资源可调度性研究[J].轻工机械,2014,03:90-94+99.
[15]徐永钊.光纤超连续谱产生的特性研究[D].华南师范大学,光学,2004,硕士.
[16]饶志刚.神经氨酸酶抑制剂扎那米韦类似物的合成研究[D].湖南师范大学,有机化学,2014,硕士.
[17]丛伟,张琳琳,荀堂生,白勇,王慧.基于数字通道的统一纵联保护系统[J].电力系统自动化,2012,01:75-80.
[18]秦晓英.有限责任公司股权继承实务问题研究[D].内蒙古大学,法律,2013,硕士.
[19]金政伟.弱酸性体系中非离子表面活性剂导向下硅基介孔材料的合成研究[D].北京化工大学,材料学,2007,博士.
[20]赵君.反垄断法对国有企业规制的比较研究[D].湖南师范大学,国际法学,2013,硕士.
[21]夏开华.基于FPGA的高速大容量存储系统的设计与实现[D].西安电子科技大学,电路与系统,2011,硕士.
[22]薛楚楚.宁海三门湾新区主导产业的选择与空间布局研究[D].宁波大学,人文地理学,2013,硕士.
[23]崔亮,张薇婷,林晖,朱志,杨朝勇.氧化石墨烯保护的核酸分子探针及其在生物分析中的应用[J].厦门大学学报(自然科学版),2014,05:611-620.
[24]秦威.公路隧道围岩松动圈分布规律研究[D].西安工业大学,岩土工程,2014,硕士.
[25]段雨爱.含噻吩类有机小分子载流子传输及光物理性质的理论研究[D].东北师范大学,物理化学,2014,博士.
[26]于静波.不同喹诺酮药敏表型人型支原体Ⅱ型拓扑异构酶氨基酸变异的研究[D].辽宁医学院,临床检验诊断学,2012,硕士.
[27]董黎梨.菠萝蜜果实成熟软化过程中细胞壁修饰酶及糖代谢相关酶的研究[D].广东海洋大学,作物遗传育种,2013,硕士.
[28]熊盛青,丁燕云,李占奎.西藏羌塘盆地的重磁场特征及地质意义[J].石油地球物理勘探,2013,06:999-1008+1016+854.
[29]颜鹏程.一种气候突变“过程性”识别新方法及其应用[D].西北师范大学,理论物理,2013,硕士.
[30]张军华.多媒体技术下的高中物理教学实验研究[D].长春师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[31]刘整社,陈宗基,文传源.差分模型参数递推估计的Householder变换法[J].自动化学报,1992,03:315-324.
[32]王茜.点焊过程恒流控制与熔核尺寸预测系统研究[D].西北工业大学,材料加工工程,2004,硕士.
[33]吴文鑫.变摩擦系数环境下直线电机驱动的仿生尺蠖机器人[D].华中科技大学,机械电子工程,2013,硕士.
[34]白换力.姜黄素和阿魏酸抑制朊病毒复制作用的研究[D].吉林大学,临床兽医学,2014,硕士.
[35]史硕.旅游景区街道空间个性化营造研究[D].湖南大学,建筑设计及其理论,2011,硕士.
[36]魏雪琴.电能质量数据压缩的研究[D].安徽大学,控制科学与控制工程,2013,硕士.
[37]何明轩.三峡库区土地利用/覆被与地表蒸散发动态变化及二者关系研究[D].西南大学,地图学与地理信息系统,2013,硕士.
[38]邓文婧.日本动漫中“治愈系”现象的呈现研究[D].西南政法大学,传播学,2012,硕士.
[39]陈力然.基于紧凑城市理论的山地小城镇新城拓展城市设计研究[D].重庆大学,建筑学（专业学位）,2014,硕士.
[40]胡玉潇.打断言语行为的性别差异研究[D].中南民族大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[41]张祝.迁移理论视角下篮球技战术训练方法对手球运动员技战术水平的实验研究[D].沈阳体育学院,体育教育训练学,2013,硕士.
[42]李瑶.工业遗产博物馆中的“旧工业元素”再利用研究[D].北京建筑大学,建筑学,2013,硕士.
[43]赵月.吉林省居民收入与经济同步增长对策研究[D].吉林大学,技术经济及管理,2014,硕士.
[44]张永祥.软件性能测试结果分析工具的研究与设计[D].北京交通大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[45]万军玲.高科技上市公司信息披露质量对股权融资成本影响的实证研究[D].沈阳理工大学,会计学,2012,硕士.
[46]陈云华.企业最核心的创新形式:知识创新[J].经济体制改革.2003(06)
[47]苏淑芳.Neuronostatin对小鼠胃肠运动的抑制作用[D].兰州大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[48]刘倩.A Study on Introduction of Business English Language Research Article Based on Genre Analysis[D].西安外国语大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[49]宋巧军.电动助力转向器中永磁同步电机的无传感器控制策略研究[D].沈阳理工大学,车辆工程,2013,硕士.
[50]汪晓松.基于重路由的匿名通信系统的设计与实现[D].复旦大学,软件工程,2012,硕士.