[发明专利]CdS/PAMAM纳米复合材料的制备及在检测Cu2+中的应用

说明书

本发明公开了一种CdS/PAMAM纳米复合材料的制备及在检测Cu²⁺中的应用，属于复合材料技术领域和离子检测技术领域。本发明以聚酰胺‑胺(PAMAM)树形分子为模板，CdS为发光中心（硝酸铬、硫化钠为合成CdS的离子源），原位合成了树形结构的分子CdS/PAMAM纳米复合材料。通过CdS/PAMAM纳米复合材料对金属离子的选择性测试，结果表明，只有铜离子的加入对于复合材料的荧光强度有显著性影响（使复合材料的荧光猝灭）（从1678降到957），而其它金属离子的加入不会使复合材料的荧光发生大的变化。因此，CdS/PAMAM纳米复合材料可用于专一选择性荧光检测环境中的铜离子。

技术领域

本发明涉及一种CdS/PAMAM纳米复合材料的制备，本发明同时还涉及CdS/PAMAM纳米复合材料在检测Cu²⁺中的应用，属于复合材料技术领域和离子检测技术领域。

背景技术

铜元素是动植物生长所必需的微量元素，在生物体生命过程中起着非常重要的作用。但过量的铜不仅会给动植物生长带来毒害，还会在环境中累积，食物链中富集，最终危害人体健康。因此，对于铜离子的检测成为环境监测中的重要指标。目前检测铜离子的常用方法有原子发射光谱法、原子吸收光谱法、电化学方法和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS)等等，然而这些方法往往操作复杂，且需要昂贵的实验设备，不能实现在现场的快速检测。因此如何快速检测污水、饮用水、河流以及生物体中铜离子的含量就显得十分重要和迫切。

量子点，又称为纳米晶，是一种由II-VI族或III-V族元素组成的纳米颗粒。量子点的粒径一般介于1~10nm之间，由于电子和空穴被量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受激后可以发射荧光。基于量子效应，量子点在太阳能电池、发光器件、光学生物标记等领域具有广泛的应用前景。自1998年量子点的发现，便很快地应用于多彩荧光探针和生物荧光标记上。相比于传统的荧光染料，量子点显示出了很多优点：宽的斯托克斯位移，激发光谱范围宽，光学稳定性好，量子产率高，以及基于尺寸、发射波长的可调控性等。纳米晶的尺寸、形态和表面配体都是影响量子点光学性能的重要因素。CdS半导体纳米簇具有独特的光、电性能，被用来制备太阳能电池的窗口材料。

聚酰胺-胺(PAMAM)树枝状高分子是一种典型的纳米材料，在电子传感器、纳米复合物、分子模板具有很好的应用价值。聚酰胺-胺(PAMAM)树枝状高分子表面由密集的支链和基团构成，在分子内部形成了纳米级的空腔，使得树形分子能够作为主体分子来选择性地容纳客体分子，并且其自身也具有较好的荧光发射特性。PAMAM树形分子等表面修饰材料不但能够改变纳米颗粒的电子状态、反应活性，还能增强其稳定性和分散性。溶液环境如杂质金属离子、溶剂等因素也会对量子点的光致发光性能造成很大的影响。Vazquez-Olmos报道了在温和条件下，CdS-Cu纳米粒子与1和2.5代聚酰胺-胺型树枝状高分子发生相互作用形成新的复合物金属离子，而金属离子铜的存在可以降低缺陷发射，从而有效提高带边发射，最终增强光稳定和分散度。通过紫外光谱、发射光谱以及电子顺磁共振等手段可以监测反应的进行。

因此，将CdS半导体与PAMAM树形分子结合，形成的复合材料有望用于检测金属离子。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能够荧光检测铜离子的CdS/PAMAM纳米复合材料；

本发明的另一目的是提供CdS/PAMAM纳米复合材料的制备方法；

本发明还有一个目的，就是提供该CdS/PAMAM纳米复合材料在检测Cu²⁺中的应用。

一、CdS/PAMAM纳米复合材料的制备

将聚酰胺-胺（PAMAM）加入硝酸铬的甲醇溶液，通氮气保护搅拌5~15h后，再加入硫化钠的甲醇溶液，氮气保护下搅拌0.5~2h，得到淡黄色澄清透明状液体，即为CdS/PAMAM纳米复合材料。