Abstract:
稀土上转换纳米粒子(UCNPs)因其具有毒性小、化学稳定性好和背景荧光低等优点被用于构建荧光纳米传感器.通过溶剂热法制备核壳UCNPs,采用柠檬酸钠对其进行表面配体交换得到水溶性核壳UCNPs(Cit-CS-UCNPs),以Cit-CS-UCNPs作为荧光传感器的能量供体,二氧化锰(MnO2)纳米片作为荧光传感器的能量受体,采用荧光共振能量转移(FRET)机理,构建了一种用于食品添加剂二氧化氢(H2O2)和叔丁基对苯二酚(TBHQ)检测的荧光纳米传感器(Cit-CS-UCNPs-MnO2).通过扫描电镜(SEM)、荧光光谱和紫外可见吸收光谱(UV-Vis)等分析测试手段对制备的纳米材料的形貌结构和性能进行表征.考察了猝灭剂浓度、孵育温度及孵育时间等实验条件对荧光传感体系检测性能的影响.荧光光谱和UV-Vis实验结果表明,Cit-CS-UCNPs最大发射峰位于654 nm,Cit-CS-UCNPs与MnO2结合后,核壳UCNPs发生荧光猝灭,当存在H2O2时,Cit-CS-UCNPs的荧光恢复,说明在此波段H2O2与MnO2纳米片发生氧化还原反应,MnO2纳米片被还原成Mn2+,逐渐从Cit-CS-UCNPs的表面解离下来;存在TBHQ时,Cit-CS-UCNPs-MnO2与TBHQ体系峰位与TBHQ偏移到253 nm,为TBHQ与MnO2纳米片发生氧化还原反应,使得Cit-CS-UCNPs-MnO2体系中FRET效应减弱,荧光强度回升.SEM结果表明,MnO2纳米片均匀包覆在Cit-CS-UCNPs的周围,在水中仍可保持良好的分散性,表明MnO2纳米片修饰到Cit-CS-UCNPs表面.对猝灭剂高锰酸钾(KMnO4)的浓度进行了优化.结果表明,当KMnO4浓度为10 mol·L-1时,猝灭效率可达90%.对检测条件进行优化,结果表明H2O2的检测孵育时间为25 min时,MnO2和H2O2之间氧化还原反应基本完全,Cit-CS-UCNPs-MnO2荧光恢复值最大;TBHQ的检测孵育时间为30 min.在最佳实验条件下,Cit-CS-UCNPs-MnO2 的荧光强度变化比率与 H2O2 浓度(0~1 000 μmol·L-1)及 TBHQ 浓度(0~0.6 mmol·L-1)分别具有良好的线性关系.保持最佳实验条件,选取食品中存在的代表性金属离子(如K+、Na+、Ca2+和Mg2+)和常见的食品添加剂苯甲酸(BA)、D-葡萄糖(Glu)、山梨酸钾(PS)、蔗糖(Suc)、纳他霉素(Nat)和肌醇(Ino)作为研究对象进行选择性测试,发现与H2O2相比,Cit-CS-UCNPs-MnO2对其他添加物质没有强烈的反应,传感器整体荧光信号波动不大,因此Cit-CS-UCNPs-MnO2对H2O2和TBHQ可进行特异性检测.
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光谱学与光谱分析
ISSN: 1000-0593
Year: 2024
Issue: 9
Volume: 44
Page: 2459-2466
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JCR@2023
CAS Journal Grade:3
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