[发明专利]一种汞离子纳米传感器及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种汞离子纳米传感器及其制备方法与应用。本发明提供的离子传感器，由光纤和包覆于所述光纤一端表面的羧基化量子点组成。上述离子传感器中，所述光纤为石英光纤；被所述羧基化量子点包覆的光纤的形状为锥形。所述羧基化量子点为表面修饰有羧基的CdSe/ZnS核壳式量子点；所述羧基化量子点的最大发射波长为605nm。本发明不仅无需考虑由pH、离子强度等条件引起的粒子团聚的问题，省略了众多的样品预处理步骤，而且还拥有更快的信号响应速度。此外，该方法拥有较高的灵敏度(检测限在nM数量级)，能够满足各种水质标准中汞控制指标的要求，因而在实际中具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于成分检测领域，具体涉及一种汞离子纳米传感器及其制备方法与应用。

背景技术

汞是自然界中广泛分布的一种的高毒性重金属，即使在较低的浓度水平也会对人体产生健康产生严重的危害。为减少汞对公众的危害，美国环保署和我国对饮用水的汞含量均设nM强制标准。因此，汞离子的检测方法必须具备较高的灵敏度，目前国际上广泛采用的定量检测技术包括：原子吸收法(AAS)，电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)，电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等。虽然这些方法具有较高的灵敏度和精密度，但常需要复杂昂贵的仪器、专业的技术人员以及繁多的前处理步骤，使得汞离子的检测只能在实验室内完成，从而无法实现汞离子的现场/原位检测。因此，亟待开发一套便携式传感器以实现汞离子的现场/原位检测，包括比色计传感器、电化学传感器及荧光传感器。由于荧光传感器在操作的简便性、检测的灵敏度以及检测速度上均表现出显著的优势，因而受到广泛的关注。

量子点是半径小于或接近于激子玻尔半径的一类半导体纳米晶，具有激发光谱宽、发射光谱窄、量子产率高以及抗光漂白性强等众多优良的光学特性。发展基于量子点的荧光传感器是成分检测领域最受瞩目的研究之一。由于不同官能团修饰的量子点与重金属离子相互作用后，可使其荧光强度发生变化，因而可用于量子点的检测。目前国内外已开发出多种基于量子点的重金属传感器，如Xie等人用BSA修饰的CdSe/ZnS核壳式量子点作为荧光探头，用传统的荧光光谱仪收集荧光信号，实现了水中铜离子的高灵敏检测。在这些开发的量子点重金属传感器中，量子点是分散于水溶液中的。而分散的量子点易受外界条件(离子强度、pH等)影响而发生聚集，从而猝灭其荧光，以致于重金属离子的检测只能在某种特定的缓冲液中进行。为提高量子点重金属传感器在实际水样分析中的应用前景，可将量子点固定在某种载体上。这种固定化的纳米检测技术，不仅无需考虑粒子团聚现象的发生，而且还拥有更快的信号响应速度。目前这种固定化量子点重金属传感技术在国内外仍处于空白状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种汞离子纳米传感器及其制备方法与应用。

本发明提供的离子传感器，由光纤和包覆于所述光纤一端表面的羧基化量子点组成。

上述离子传感器中，所述光纤为石英光纤；

被所述羧基化量子点包覆的光纤的形状为锥形。

所述羧基化量子点为表面修饰有羧基的CdSe/ZnS核壳式量子点；

所述羧基化量子点的最大发射波长为605nm。

本发明提供的制备离子传感器的方法，包括如下步骤：将所述光纤依次经过羟基化和硅烷化后，在交联剂的作用下，于所述羧基化量子点的溶液中进行缩合反应，得到所述离子传感器。

上述方法中，所述交联剂为将1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳化二亚胺(EDC)与N-羟基琥珀亚酰胺(NHS)于水中振荡反应后所得体系；EDC/NHS同时使用，是为了提高羧基与氨基的缩合效率。

所述振荡反应步骤中，时间为20-40min，具体可为30min；

所述NHS与EDC的摩尔比为1：0.5-0.7，具体可为1：0.6；