量子点可视化检测Pb制造技术

量子点可视化检测Pb

Visual detection of Pb by quantum dots

【技术实现步骤摘要】
量子点可视化检测Pb2+离子荧光纸基质传感器及其制备方法和应用
本专利技术属于重金属检测领域，尤其涉及量子点可视化检测Pb2+离子荧光纸基质传感器及其制备方法和应用。
技术介绍
铅，是一种重金属，有毒，在所有已知毒性物质中，书上记载最多的是铅。古书上就有记录认为用铅管输送饮用水有危险性。公众接触铅有许多途径。公众主要关心石油产品中含铅问题。颜料含铅，特别是一些老牌号的颜料含铅较高，已经造成许多死亡事件，因此有的国家特别制定了环境标准规定颜料中铅的含量应控制在600PPM之内。一般饮用水中铅含量的安全界限是100微克/升，而最高可接受水平是50微克/升。后来又进一步规定自来水中可接受的铅最大浓度为50微克/升（0.05毫克/升）。此外，为了研究铅对人体健康的影响，科学家着手检测人体血样的铅浓度，作为是否铅中毒的先期指标。数据表明：如果饮用水接近50微克/升，那么该病人血样的铅浓度约在30微克/升以上。吃奶的婴儿要求应该更为严格，平均血铅浓度要不超过10--15微克/升。量子点(QuantumDot，QD)，又称为纳米晶或人造原子，是一种由II-VI族或III-V族元素组成的准零维(quasi-zero-dimensional)的纳米颗粒。通常，量子点在三个维度上的尺寸都在100纳米(nm)以下。由于量子限域效应(quantumconfinementeffect)，量子点中的电子和空穴具有分立能级结构，受激后可以发射荧光。通过控制量子点的形状、结构和尺寸，可以方便地调节其能隙宽度、激子束缚能的大小以及激子的能量蓝移等电子状态。随着量子点尺寸的逐渐减小，量子点的光吸收谱出现蓝移现象。尺寸越小，则谱蓝移现象也越显著，即所谓的量子尺寸效应。由于量子点可吸收所有高于其带隙能量的光子，而发射的光波长(即颜色)具有尺寸依赖性，因此可用尺寸不同的同类量子点形成发光波长(即颜色)不同的一系列标记物。申请人申请的中国专利技术专利申请（申请号：），公开了采用湿化学法，通过钙离子（Ca2+）与铕离子（Eu3+）共掺杂的方法，成功制备出10Ca/6Eu:Bi2O2S纳米晶材料，发出明亮的红光，荧光量子效率为13.2%。在紫外区域220-400nm范围内，形成宽带O2−/S2−→Eu3+电荷迁移带，短波区域与Pb2+离子在紫外区域的吸收峰位置相近，因而当Pb2+离子附着于纳米晶表面时，位于O2−→Eu3+电荷迁移带上的电子会把能量传递给Pb2+离子能级，最终通过无辐射弛豫过程返回基态，这一过程大幅降低了Eu3+离子5D3能级的电子布居数，导致Eu3+离子的发光强度明显减弱；然而，位于S2−→Eu3+电荷迁移带上的电子低于Pb2+离子的激发态能级，仍然可以传递给Eu3+离子5D3能级。因此，在254nm激发条件下，Eu3+离子的发光强度随着Pb2+离子浓度的增加而不断减弱，在311nm激发条件下，Eu3+离子的发光强度随不随Pb2+离子浓度的增加而改变，两者的比值可以应用于比率型Pb2+离子检测。值得一提的是，比率型荧光检测方法不受外界因素的干扰，比如激发光源功率的波动，探针浓度以及环境温度或湿度等，具有更好的准确性。与有机荧光染料相比，该专利的量子点有很多优良性质：可以由量子点尺寸大小调控的荧光光谱宽的吸收光谱窄的发射光谱较好的抗光漂白性一个激发可以获得多色发射光。最近水溶性量子点备受到人们的关注，这是由于应用于生物体系和大多数化学体系的量子点必须是水溶性的合成高品质水溶性的量子点就变得非常重要。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本申请的一个目的是提供量子点可视化检测Pb2+离子荧光纸基质传感器，该荧光纸基质传感器采用β-环糊精修饰纳米晶材料，β-环糊精修饰纳米晶材料具有良好的水溶性，可以方便吸附纸基质载体，且在常温下非常稳定，放置一年都不会析出沉淀。为了实现上述的目的，本申请采用了以下的技术方案：量子点可视化检测Pb2+离子荧光纸基质传感器，包括纸基质载体和吸附在纸基质载体上的量子点荧光探针，所述的量子点荧光探针采用β-环糊精修饰10Ca/6Eu:Bi2O2S纳米晶；所述的β-环糊精与10Ca/6Eu:Bi2O2S纳米晶的摩尔比为2-10:1。作为优选，所述的β-环糊精与10Ca/6Eu:Bi2O2S纳米晶的摩尔比为4-8:1。另一方面本申请还提供了量子点可视化检测Pb2+离子荧光纸基质传感器的制备方法，该方法包括以下的步骤：1）将（1-x-y）毫摩尔乙酸铋溶于100mL饱和β-环糊精溶液中，将混合液转移进250mL三口烧瓶中，磁力搅拌下加入20mL油酸轻轻搅拌，通氩气20min除去溶液中的溶解氧，注入x毫摩尔乙酰丙酮铕，y毫摩尔醋酸钙，升温至100～130℃，并保温1-2小时；其中，x为0.02-0.08，y为0.1-0.2；2）待步骤1）中的溶液冷却至50℃以下，加入(5-10)毫摩尔硫粉，（15-20）毫升油胺，用机械泵将三颈瓶内抽真空约10分钟，然后升温至120℃，并保温（30-60）分钟，随后在氩气保护条件下，迅速升温至300-320℃，并保温(1-2)小时；3）待反应釜自然冷却到室温，弃去上层油相，将下层水相在6000rpm离心7min，除去团聚的杂质，得到棕色透明的溶液，除去反应多余β-环糊精及其它杂质，用30000gmol-1的超滤离心管离心溶液，获得水溶性β-环糊精修饰比率型荧光发光纳米晶材料；4）将所述的水溶性β-环糊精修饰比率型荧光发光纳米晶材料溶解于去离子水，通过浸泡法或喷墨打印法吸附于纸基质载体，干燥制得所述的荧光纸基质传感器。另一方面，本申请还提供了所述的荧光纸基质传感器用于比率型Pb2+离子检测中的应用。另一方面，本申请还提供了所述的荧光纸基质传感器用于制备生物铅检测的设备中的应用。另一方面，本申请还提供了所述的荧光纸基质传感器用于制备人体铅中毒检测的设备中的应用。本申请由于采用了上述的技术方案，采用β-环糊精和油酸作为前驱体，在油水两相体系中合成纳米晶材料，与有机溶剂高温合成途径相比，这个新方法简单、高效、成本低、合成温度低，与水相合成途径相比，这个新方法也很简便，而且不需要合成复杂的疏基配体此外，我们获得的量子点荧光量子产率接近30％比直接水相合成的量子点的产率高很多，而且，这种新配体修饰的纳米晶溶胶在常温下非常稳定，放置一年都不会析出沉淀。附图说明图1：本专利实施例中10Ca/6Eu:Bi2O2S纳米晶的X射线衍射图。图2：本专利实施例中10Ca/6Eu:Bi2O2S纳米晶的透射电镜图。图3：本专利实施例中10Ca/6Eu:Bi2O2S纳米晶的下转换发光谱图。图4：本专利实施例中10Ca/6Eu:Bi2O2S纳米晶的激发谱图。图5：在254纳米激发条件下，本专利实施例中10Ca/6Eu:Bi2O2S纳米晶的荧光强度与Pb2+离子浓度的关系曲线。图6：在311纳米激发条件下，本专利实施例中10Ca/6Eu:Bi2O2S纳米晶的荧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.量子点可视化检测Pb

【技术特征摘要】
1.量子点可视化检测Pb2+离子荧光纸基质传感器，其特征在于，包括纸基质载体和吸附在纸基质载体上的量子点荧光探针，所述的量子点荧光探针采用β-环糊精修饰10Ca/6Eu:Bi2O2S纳米晶；所述的β-环糊精与10Ca/6Eu:Bi2O2S纳米晶的摩尔比为2-10:1。


2.根据权利要求1所述的荧光纸基质传感器，其特征在于，β-环糊精与10Ca/6Eu:Bi2O2S纳米晶的摩尔比为4-8:1。


3.权利要求1或2所述的荧光纸基质传感器的制备方法，该方法包括以下的步骤：
1）将（1-x-y）毫摩尔乙酸铋溶于100mL饱和β-环糊精溶液中，将混合液转移进250mL三口烧瓶中，磁力搅拌下加入20mL油酸轻轻搅拌，通氩气20min除去溶液中的溶解氧，注入x毫摩尔乙酰丙酮铕，y毫摩尔醋酸钙，升温至100～130℃，并保温1-2小时；其中，x为0.02-0.08，y为0.1-0.2；
2）待步骤1）中的溶液冷却至50℃以下，加入(5-10)毫摩尔硫粉，（15-20）...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆阳清，王凯，陈泽楷，张鑫洋，
申请(专利权)人：杭州众道光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33