雙發(fā)射熒光硫化鋅量子點(diǎn)（Mn2+摻雜）

產(chǎn)品名稱：硫化鋅量子點(diǎn)（Mn²⁺摻雜）

別稱：錳摻雜硫化鋅量子點(diǎn)，硫化鋅摻雜錳量子點(diǎn)，

粒度：2 nm

發(fā)光顏色：雙發(fā)射460 nm和585 nm

溶劑：水

合成方法：醋酸鋅、醋酸錳、硫化鈉、巰基乙酸在水溶液中加熱合成

 雙發(fā)射熒光硫化鋅量子點(diǎn)（Mn2+摻雜）

前言：

量子點(diǎn)（Quantum dots，QDs） 即半徑小于或接近于激子玻爾半徑的半導(dǎo)體納米晶粒，是一種零維的納米材料，尺寸在納米級(jí)的金屬或半導(dǎo)體材料的細(xì)小顆粒，尺寸范圍為1～100 nm。量子點(diǎn)具有許多塊體材料和分子材料所不具備的性質(zhì)，如：量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和介電限域效應(yīng)等，并由此派生出量子點(diǎn)發(fā)光性質(zhì)。與傳統(tǒng)的有機(jī)染料相比，量子點(diǎn)具有寬而連續(xù)的激發(fā)光譜、窄而對(duì)稱的發(fā)射光譜、可調(diào)諧的發(fā)射波長(zhǎng)（通過(guò)控制粒徑來(lái)調(diào)整發(fā)射波長(zhǎng)）、可忽略的光漂白等性質(zhì)，使得其作為一種的磷光探針，在生物標(biāo)記、成像及檢測(cè)中應(yīng)用廣，目前將量子點(diǎn)用于檢測(cè)離子，生物大分子與小分子正成為研究熱點(diǎn)。室溫磷光法較之熒光分析法，磷光壽命比熒光長(zhǎng)，可避免自體熒光和散射光的干擾，且磷光的選擇性優(yōu)于熒光。因此，可采用量子點(diǎn)的磷光性質(zhì)開(kāi)展檢測(cè)研究。

鎘是一種分布于環(huán)境中的重金屬元素，采礦、冶煉、化石燃料等都會(huì)導(dǎo)致環(huán)境中的鎘積累，并進(jìn)入人類食物鏈，導(dǎo)致腎功能不全。而加強(qiáng)檢測(cè)環(huán)境樣品，工業(yè)排放和樣本中的鎘含量，將有利于控制人類鎘的暴露水平。目前檢測(cè)Cd2+的主要方法有原子光譜法、電化學(xué)方法、毛細(xì)管電泳法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、分光光度法和熒光光譜法等。本試驗(yàn)通過(guò)制備水溶性摻雜型ZnS∶Mn2+量子點(diǎn)，初步分析了對(duì)Cd2+的檢測(cè)參數(shù)，以期為研究相關(guān)檢測(cè)方法提供參考。

材料與方法

材料和試劑

巰基丙酸（SPA），Zn（CH3COO）2·2H2O，Mn（CH3COO）2·4H2O，Cd（NO3）2，Na2S·9H2O均為分析純，去離子水。

方法

(1)Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)的合成 取100 mL三口燒瓶，依次加入50 mL 0.04 mol/L巰基丙酸，5 mL 0.1 mol/L的Zn（CH3COO）2和2 mL 0.01 mol/L的Mn（CH3COO）2，混合后在室溫下通氬氣，用1 mol/L的NaOH調(diào)節(jié)pH至11后，攪拌30 min，然后0.1 mol/L的Na2S 5 mL，迅速攪拌20 min后，于50 ℃陳化2 h形成巰基丙酸包裹的Mn，然后通過(guò)與相同體積的沉淀進(jìn)行離心純化，在室溫真空下干燥，得到高水溶性的量子點(diǎn)粉末，待用。

 (2）測(cè)量 在295 nm激發(fā)波長(zhǎng)的磷光模式下，激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度分別為10 nm和20 nm，在一系列10 mL比色管中，依次加入500 μL 0.02 mol/L的PBS緩沖液（pH=7.0），50 μL 2 mg/mL的上述量子點(diǎn)溶液，然后加入相同濃度不同體積的Cd2+水溶液，并以去離子水定容至5 mL，靜置5 min后測(cè)定3次。

結(jié)果與分析

量子點(diǎn)性質(zhì)分析

制備的水溶性量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖，其透射電鏡圖表明Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)具有球形形狀，直徑約為3.5 nm。其磷光激發(fā)和發(fā)射峰位于590 nm處。ZnS量子點(diǎn)只有缺陷態(tài)發(fā)光，而Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)會(huì)發(fā)射磷光，起源于Mn2+的4T1-6A1躍遷。

Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)的RTP分析

Cd2+對(duì)Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)磷光的影響見(jiàn)圖2，結(jié)果表明Cd2+對(duì)Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)的磷光具有猝滅效應(yīng)。隨著Cd2+濃度增加，量子點(diǎn)的RTP強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，表明該量子點(diǎn)可用于鎘離子的RTP探針。在較佳條件下，磷光猝滅強(qiáng)度與鎘離子濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖3。由圖3計(jì)算其線性回歸方程為ΔP=0.000 4 C+1.010 2，相關(guān)系數(shù)為0.993 5，連續(xù)測(cè)定11次不含鎘離子和含有0.2 μmol/L鎘離子磷光差值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.8%。計(jì)算該方法的Cd2+檢出限為3.86×10-8 mol/L。

RTP探針的性質(zhì)探討

為鑒定Cd2+在該分析體系中的性，分析了體系中的探針磷光性質(zhì)，Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)的磷光發(fā)射峰激發(fā)于595 nm，在Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)體系中添加Cd2+，可降低體系磷光強(qiáng)度，且隨著Cd2+濃度增加，其熒光強(qiáng)度有規(guī)律地降低，即Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)可與Cd2+發(fā)生相互作用。

樣品分析

取量汾河水，過(guò)濾后，采用加標(biāo)回收法分析，樣品回收率93%以上，檢測(cè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于6%，初步符合檢測(cè)分析要求。

結(jié)論

采用MPA包裹的Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)可為檢測(cè)鎘離子提供新思路，該法不需復(fù)雜的樣品預(yù)處理，操作簡(jiǎn)單，且采用的磷光檢測(cè)體系，可避免生物體液的自體熒光和散射光干擾，勿需除氧劑和誘導(dǎo)劑，成本低，是一種簡(jiǎn)單、、經(jīng)濟(jì)、靈敏和高選擇性的檢測(cè)水樣中鎘離子的方法。

相關(guān)產(chǎn)品：

油溶性InP/ZnS 高亮綠光和紅光 PL 490 nm -- 750 nm

油溶性鈣鈦礦量子點(diǎn) 高亮藍(lán)紫光到紅光 PL 400 nm -- 650 nm

油溶性PbS量子點(diǎn) 近紅外發(fā)射光 PL 800 nm -- 1600 nm

油溶性PbS/CdS量子點(diǎn) 近紅外發(fā)射光 PL 800 nm -- 1600 nm

油溶性CuInS/ZnS 量子點(diǎn) PL 530 nm--750 nm

油溶性Mn摻雜 量子點(diǎn) PL 580 nm--600 nm（磷光量子點(diǎn)）

油溶性Cu,Mn共摻雜 量子點(diǎn) 光轉(zhuǎn)換材料

油溶性Cu摻雜ZnInS 量子點(diǎn) PL 500 nm--700 nm

油溶性碳量子點(diǎn) PL 380 nm--560 nm

水溶性InP/ZnS 高亮綠光和紅光 PL 520 nm-- 750 nm

水溶性CuInS/ZnS 量子點(diǎn) PL 550 nm--800 nm

水溶性Mn摻雜 量子點(diǎn) PL 580 nm--600 nm（磷光量子點(diǎn)）

水溶性碳量子點(diǎn) PL 380 nm--560 nm