基于硅量子点的荧光阵列传感器及其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种基于硅量子点的荧光阵列传感器，其包括第一传感单元、第二传感单元和第三传感单元，其中第一传感单元由蓝色荧光硅量子点和Hg

【技术实现步骤摘要】
基于硅量子点的荧光阵列传感器及其制备方法及应用
本专利技术属于有机化学领域，具体涉及一种基于硅量子点的荧光阵列传感器及其制备方法及应用。
技术介绍
传感器在工业生产、探测和科学研究中具有广泛的应用，且传感器具有成本低廉、响应速度快、使用方便等优点。但目前一般的传感器只使用单一的传感单元，即只能对单一的信息作出响应，无法同时测量多个检测物。单一传感单元的单通道传感器虽对特定物质具有较强的选择性，但当遇到成分较为复杂或试样中含有多种结构相似的组分时，测量容易受到干扰，导致测量结果出现偏差。而在分析测量领域，各种研究、应用对传感器在测量精度、可靠性等方面都提出了更高的要求，更高效、可靠的多维信息获取与处理方式逐渐受到人们的青睐。如何高效、可靠地获取组分复杂的分析物的信息并在实际的检测工作中对这些信息加以利用，已成为分析化学研究的一个重要课题。阵列传感器的工作原理与动物嗅觉相似，待测物与阵列传感器产生相互作用，阵列传感器的传感单元与被检物相互作用并作出响应，将被检物化学信号转换为电信号进行输出，随后对阵列传感器所输出的电信号进行适当的预处理，最后通过软件分析进行模式识别，便可得到最后的判别结果。阵列传感器的单一传感单元遇到不同的物质时，可作出不同的响应，与此同时，不同的传感单元遇到同一种分子时，它们也会相互产生不同的响应，如此一来，即构成阵列传感器，因此阵列传感器具有广谱响应和交互响应的特点。通过不同传感单元对不同物质的交互响应，阵列传感器对试样响应后，可形成被检物中各个组分相应的特征图谱，从而实现对特定物质的识别检测。因此阵列传感器相比单通道传感器，可在被检物中同时检测与识别多种物质。与传统的使用单一传感单元的传感器不同的是，阵列传感器的传感单元不需要对某一特定物质有特别强的选择性，而应该满足以下几项要求：①传感单元具有一定的选择性，在遇到数种不同的物质时能分别作出不同的响应；②传感单元具有一定的交互敏感能力，即对同一试样，同一传感单元要能与试样中的不同组分同时产生不同程度的响应；③为了确保在测量过程中信号足够稳定，传感单元的化学及光学性质需具有较好的稳定性，也能在一定程度上延长阵列传感器的使用寿命。荧光阵列传感器具有无需参照体系、灵敏度高、输出信号多样(荧光强度、最大发射波长、光谱形状、荧光寿命等)等优点，已经成为了近年来阵列传感器研究领域中的焦点。要构建性能优秀的荧光阵列传感器，需以良好的传感单元构建传感阵列。量子点(quantumdots，QDs)，又被称为半导体纳米晶(nanocrystals，NCs)，是一种具有独特光学性能的准零维半导体纳米材料，量子点分子的直径一般在1-10nm之间，通常由II-VI族、III-V族和IV族元素组成[10]，常见的量子点有硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硫化锌量子点、硒化锌量子点、硫化铅量子点、碳量子点、硅量子点等。硅量子点(SiQDs)是一种具有优异光学性能的准零维半导体纳米材料，其不仅拥有独特的光电特性，还具有无毒无害、价格低廉、抗光漂白、生物相容性好等优点。量子点发射荧光本质上是一种光致发光现象。量子点作为一种半导体材料，其价电子受到共价键的束缚。而在特定波长的光的照射下，光子被价带上的电子吸收，电子受到激发而跃迁到导带，同时产生等量的空穴。由于导带上处于激发态的电子不稳定，将重新跃回价带被空穴捕获，同时将跃迁到导带时所吸收的能量，以光辐射的形式释放。一般的体相半导体材料晶体缺陷较多，因而具有较深的电子陷阱，这使得会有更多在价带上跃迁到导带的电子被电子陷阱捕获，导致只有少部分电子能够跃迁回价带并发射光子。被电子陷阱捕获的大多数电子以非辐射的形式淬灭，只有很少一部分电子能以辐射跃迁的方式回到价带或再次吸收一定能量后重新跃迁回导带。因此，半导体材料的电子陷阱越深，其发光效率就会越低。而相比体相半导体材料，量子点的电子陷阱较浅，因此而具有更强的荧光性能。硫醇是指含有巯基的一类有机化合物，如乙硫醇、辅酶A、巯基丙酸等。除此之外，还有常见的生物硫醇如各种酶、肽、生物膜，以及谷胱甘肽、半胱氨酸和同型半胱氨酸等小分子的硫醇化合物。近年来处于研究热点的荧光探针一般用于检测小分子的硫醇化合物。目前已较为成熟的对硫醇检测的方法包括紫外吸收法、比色法、化学发光法及荧光检测法等，以及经典的测定硫醇化合物所用的方法如电化学分析法及高效液相色谱法等。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是针对以上要解决的技术问题，提供一种稳定性好、灵敏度高、选择性强地分析检测硫醇化合物的光学传感器。本专利技术的另一个目的是提供上述光学传感器的制备方法。本专利技术的又一个目的是提供一种分析检测硫醇化合物的方法。为了实现以上专利技术目的，本专利技术提供了一种基于硅量子点的荧光阵列传感器，其包括第一传感单元、第二传感单元和第三传感单元，其中第一传感单元由蓝色荧光硅量子点和Hg2+离子组成，第二传感单元由蓝色荧光硅量子点和Ag+离子组成，第三传感单元由蓝色荧光硅量子点和Cu2+离子组成。优选地，所述蓝色荧光硅量子点通过水热法合成制得。另一方面，本专利技术还提供了所述基于硅量子点的荧光阵列传感器的制备方法，其包括以下步骤：步骤1：制备蓝色荧光硅量子点使用液；步骤2：制备第一传感单元；步骤3：制备第二传感单元；步骤4：制备第三传感单元。优选地，所述蓝色荧光硅量子点的制备步骤如下：取0.56g一水柠檬酸，加入4mL去离子水充分溶解，注入2mLN-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺，剧烈搅拌10min后，将混合液在160℃干燥箱反应4h，然后自然冷却到室温，得到蓝色荧光硅量子点粗产品，将所述蓝色荧光硅量子点粗产品透析12h，得到蓝色荧光硅量子点溶液，离心，过滤，将其稀释10倍，得到蓝色荧光硅量子点使用液。优选地，所述第一传感单元的制备步骤如下：将BF-SiQDs使用液200μL用PBS缓冲液配成2mL溶液，pH值为5.9，加入Hg2+30μM。优选地，所述第二传感单元的制备步骤如下：将BF-SiQDs使用液200μL用PBS缓冲液配成2mL溶液，pH值为8.0，加入Ag+100μM。优选地，所述第三传感单元的制备步骤如下：将BF-SiQDs使用液200μL用PBS缓冲液配成2mL溶液，pH值为8.0，加入Cu2+100μM。本专利技术还提供了所述基于硅量子点的荧光阵列传感器用于分析检测硫醇化合物的用途。本专利技术还提供了一种用于分析检测硫醇化合物的方法，其包括以下步骤：将硫醇化合物样品分别加入所述基于硅量子点的荧光阵列传感器的第一传感单元、第二传感单元和第三传感单元中，测定加入前后的荧光信号强度变化。优选地，硫醇化合物以浓度为500μM的溶液形式加入。量子点的电子-空穴再结合效率会在分析物与量子点相互作用后发生变化，导致量子点的荧光淬灭或增强，单一量子点即对不同的分析物作用后便能有不同程度的荧光淬灭或增强，从而实现对分析物的识别。水溶性硅量子点大多带有大量的氨基和羧基，可以对特定的物质进行识别与分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于硅量子点的荧光阵列传感器，其包括第一传感单元、第二传感单元和第三传感单元，其特征在于，所述第一传感单元由蓝色荧光硅量子点和Hg

【技术特征摘要】
1.一种基于硅量子点的荧光阵列传感器，其包括第一传感单元、第二传感单元和第三传感单元，其特征在于，所述第一传感单元由蓝色荧光硅量子点和Hg2+离子组成，所述第二传感单元由蓝色荧光硅量子点和Ag+离子组成，所述第三传感单元由蓝色荧光硅量子点和Cu2+离子组成。


2.根据权利要求1所述的基于硅量子点的荧光阵列传感器，其特征在于，所述蓝色荧光硅量子点通过水热法合成制得。


3.根据权利要求1或2所述基于硅量子点的荧光阵列传感器的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1：制备蓝色荧光硅量子点使用液；
步骤2：制备第一传感单元；
步骤3：制备第二传感单元；
步骤4：制备第三传感单元。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述蓝色荧光硅量子点的制备步骤如下：取0.56g一水柠檬酸，加入4mL去离子水充分溶解，注入2mLN-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺，剧烈搅拌10min后，将混合液在160℃干燥箱反应4h，然后自然冷却到室温，得到蓝色荧光硅量子点粗产品，将所述蓝色荧光硅量子点粗产品透析12h，得到蓝色荧光硅量子点溶液，离心，过滤，将其稀释10倍，得到所述蓝色荧光硅量子点使用液...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄略略，李彬，范大明，段续，梁勇，
申请(专利权)人：深圳职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44