论文总字数：18330字

摘 要

本文对MSA-CdTe量子点的制备及应用于检测农药残留的量子点荧光探针进行探究，首先对量子点、环糊精和量子点荧光探针这三者的定义、性质、合成方法和应用等情况进行介绍，然后以CdCl₂为镉源、Te粉为碲源，以巯基丁二酸(MSA)为修饰剂，通过水热法制备水溶性CdTe量子点。再通过紫外-可见光谱(UV-Vis Spectra，简称UV-Vis)和荧光光谱(Fluorescence Spectroscopy，简称F-S)技术对CdTe量子点进行检测，表征其光学性能，其结果验证了CdTe量子点的尺寸效应。进而，探讨反应体系的pH值、温度等因素对量子点生长的影响，综合分析结果，选择pH值为9.0，温度为53°C作为最优制备条件。最后，对制备的CdTe量子点的保存时间长度进行探究，最终发现经长时间放置后，其荧光特性基本不变。

关键词：CdTe量子点 巯基丁二酸(MSA) 荧光探针 检测

Preparation and Application of MSA - CdTe Quantum Dots

ABSTACT

In this paper, we research the preparation of MSA-CdTe quantum dots and the quantum dot fluorescent probe which used in the detection of pesticide residues. Firstly, this paper introduces the definition, properties, synthesis methods and applications of quantum dot, cyclodextrin and quantum dot fluorescent probe. And then the CdCl₂ as cadmium source, Te powder as the tellurium source to Mercaptosuccinic acid (MSA) as a modifier, by hydrothermal method to prepare water-soluble CdTe quantum dots. The CdTe quantum dots were characterized by UV-Vis spectrophotometer (UV-Vis) spectroscopy and fluorescence spectroscopy (F-S). The results verified that the CdTe quantum dots have the size effect. Furthermore, the effects of pH and temperature on the growth of quantum dots were investigated. The results showed that the pH value was 9.0 and the temperature was 53°C as the optimum preparation condition. Finally, the length of the CdTe quantum dots was investigated,the results show that MSA-CdTe quantum dots after a long period of time, the fluorescence properties do not change.

Key Words: CdTe quantum dots; Mercaptosuccinic acid (MSA); Fluorescent probe; Detection

目 录

摘 要 I

ABSTACT II

第一章 绪论 1

1.1量子点 1

1.1.1量子点简介 1

1.1.2量子点的制备 1

1.2环糊精 3

1.2.1环糊精简介 3

1.2.2 β-环糊精衍生物的制备 4

1.3 量子点荧光探针 4

1.3.1 量子点荧光探针的简介 4

1.3.2量子点荧光探针的合成 5

1.4 立题背景和研究内容 5

1.4.1 立题背景 5

1.4.2研究内容 6

第二章 实验材料与方法 7

2.1实验材料 7

2.1.1实验原料 7

2.1.2实验仪器 7

2.2实验方法 8

2.2.1 MSA-CdTe量子点的制备 8

2.2.2 MSA-CdTe量子点的表征 8

2.2.3 MSA-CdTe量子点制备条件的优化 9

第三章 结果与讨论 11

3.1 MSA-CdTe量子点的表征 11

3.1.1紫外-可见光吸收光谱和荧光光谱表征 11

3.1.2 量子产率的表征 13

3.2 CdTe量子点制备条件优化的表征 14

3.2.1 pH值对量子点合成的影响 14

3.2.2 温度对量子点合成的影响 16

3.2.3 CdTe量子点的光稳定性探究 17

第四章 结论与展望 18

4.1结论 18

4.2展望 18

参考文献 19

致 谢 21

第一章 绪论

1.1量子点

1.1.1量子点简介

量子点(Quantum dots，QDs),又称为半导体纳米晶体。是由Ⅱ-Ⅵ族(如ZnS、CdSe、CdTe)及Ⅲ-Ⅴ族元素(如GaAs、InP、InAs)组成的纳米颗粒。由于其具有各种潜力，已经引起了科学家们广泛的兴趣。QDs的粒子直径大约为1-20nm，由于存在量子限域效应，使得其连续带状的能级结构变成量子化的不连续的能级结构，且具有分子特性。当某一波长的激发光照射到量子点后，该波长的光能量恰好等于量子点电子-空穴电对的能量时，量子点就可以发射出特定波长的荧光。同理，量子点也可以吸收的特定波长的紫外光。与其他纳米材料不同的是，可以改变量子点的粒子直径，而改变其吸收和发射荧光的波长。此外，量子点还具有表面效应：小尺寸的量子点，比表面积比较大，这使得原子间配位作用减弱，不饱和键或悬空键增多，这种表面效应使量子点有很高的化学反应性 ^[1]。此外，QDs具有其他荧光材料无法比拟的独特性质：以常用的荧光材料“罗丹明6G(Rhodamine 6G，简称R6G)”为例，其荧光强度、稳定性等方面均远低于量子点，而其毒性远远高于CdTe量子点，当Rhodamine 6G接触人体细胞时会导致组织坏死，甚至引起全身中毒 ^[2]。

量子点核心通常由重金属(主要为Cd)构成，这对环境及人体具有毒性。可通过用无毒的壳层包裹重金属核心，减少Cd的外漏，降低量子点对环境及人体的毒害作用。2014年O. Adegoke等 ^[3]用一系列浓度梯度的CdSe量子点与活细胞接触，通过检测活细胞释放的胞质酶（LDH）浓度表征CdSe量子点的毒性，通过研究发现，用无毒的ZnS外壳包裹CdSe量子点可以大大降低CdSe量子点对细胞的毒性。

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