專利名稱：一種量子點熒光關(guān)-開模式可視化檢測農(nóng)藥殘留的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種農(nóng)用化學(xué)品的分析方法，特別涉及一種痕跡量農(nóng)用化學(xué)品的分析檢測方法，具體地說是一種量子點熒光關(guān)-開模式可視化檢測農(nóng)藥殘留的方法。
背景技術(shù)：
量子點主要是由II - VI族元素或III - V族元素組成的半導(dǎo)體納米粒子。做為一種 具有潛在應(yīng)用價值的熒光探針，與傳統(tǒng)有機熒光染料相比，量子點的光致發(fā)光性質(zhì)十分優(yōu) 越激發(fā)范圍寬，發(fā)射峰窄而對稱，斯托克斯位移大，量子產(chǎn)率高，亮度強，光穩(wěn)定性高。近年 來，量子點的熒光性質(zhì)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于檢測各種離子、有機小分子和生物大分子。隨著農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，農(nóng)藥在農(nóng)產(chǎn)品及環(huán)境中的殘留問題已經(jīng)引起 了人們的關(guān)注，農(nóng)藥現(xiàn)在已成為世界上主要的污染源之一。由于農(nóng)藥濫用或者使用不當(dāng)，農(nóng) 藥殘留嚴重的影響著人類的健康。加強對農(nóng)藥殘留的檢測研究對于合理使用農(nóng)藥、保護環(huán) 境和保障人類健康具有重要的意義。農(nóng)藥殘留檢測方法要求具有精細的操作手段、較高的 靈敏度和較強的特異性。同時，由于農(nóng)藥品種多、化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)各異、樣品基質(zhì)復(fù)雜等因 素的影響，使得農(nóng)藥殘留檢測具有相當(dāng)?shù)碾y度，成為一項重大的研究課題。雖然對農(nóng)藥殘留 的檢測已有較成熟的方法，氣相色譜法、液相色譜法及氣相色譜/質(zhì)譜法等。這些大型儀器 的檢測結(jié)果準確可靠，但在存在儀器價格昂貴，檢測成本高，需要復(fù)雜的樣品前處理，操作 人員需經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)等不足，難以用于現(xiàn)場檢測。近些年來，基于納米材料對農(nóng)藥的熒光分析方法得到重視。李海兵等人2007年在 chem. mater.上發(fā)表的文章報道了杯芳烴修飾的包含量子點的二氧化硅微球應(yīng)用于農(nóng)藥檢 測，對農(nóng)藥滅多威具有很好的選擇性，檢測限達到0. 08 μ M0但大多熒光分析檢測都是基于 turn-off的熒光猝滅過程，這種檢測方式容易受到很多環(huán)境條件的影響。而基于turn-on 的熒光增強型的檢測方式報道很少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，旨在提供一種快速檢測毒死蜱、對硫磷、甲基對 硫磷、辛硫磷等含硫磷鍵結(jié)構(gòu)的有機磷農(nóng)藥殘留量的方法，所要解決的技術(shù)問題利用量子 點的熒光性質(zhì)提高檢測方法的靈敏度和選擇性。本發(fā)明利用量子點熒光猝滅(turn-off)和熒光增強(turn-on)的性質(zhì)，將其聯(lián)合 應(yīng)用到檢測方法中，開發(fā)出一種量子點熒光關(guān)_開模式的可視化檢測方法。這就是在紫外 光照射下，首先將熒光猝滅，然后加入待測樣品，熒光又被恢復(fù)，隨著待測樣品濃度的增加， 恢復(fù)的熒光發(fā)生由弱到強的可視化變化，從而實現(xiàn)定性和定量的檢測。本發(fā)明的技術(shù)方案包括鎘系量子點的制備、熒光的猝滅和恢復(fù)，其特征是所述的 熒光猝滅就是將量子點溶液加入濃度0. 01 IM的堿液中，直至在紫外光下可見明亮的綠 色，然后逐次加入猝滅劑，熒光逐漸減弱，直至猝滅(即熒光關(guān))，也就是肉眼看不到顏色的 存在；所述的熒光恢復(fù)，就是將待測樣品溶液逐次加入熒光猝滅的量子點溶液中，隨著樣品濃度的增加，綠色熒光開始出現(xiàn)并逐漸由弱到強，直至明亮的綠色(即熒光開)。待測樣品的濃度范圍對應(yīng)熒光開始出現(xiàn)至明亮綠色的恢復(fù)過程。這就是說通過熒光關(guān)-開模式可確 立待測樣品濃度與熒光恢復(fù)強度之間的線性關(guān)系，從而實現(xiàn)待測樣品的定量檢測。所述的鎘系量子點選自CdTe、CdTe/CdS、CdSe, CdSe/CdS或CdS中任一種發(fā)射綠 色熒光的量子點，熒光激發(fā)波長250 470nm，發(fā)射波長490 530nm。所述的堿液選自NaOH或KOH溶液。所述的猝滅劑選自雙硫腙、汞離子或1-(4_吡啶基)吡啶氯鹽酸鹽等，優(yōu)選雙硫脈。具體操作步驟如下1、量子點的制備參考文獻M. Y. Gao et al, J. Phys. Chem.，1998，102，8360 公開的方法。將鎘鹽(高氯酸鎘，氯化鎘，醋酸鎘等)與巰基表面修飾劑(巰基丙酸，巰基乙酸 等)按1 2 1 3的摩爾比溶于pH值9 12的水中。將硼氫化鈉和碲粉按2 1 10 1的摩爾比加入水中，冰浴下反應(yīng)生成碲氫化 鈉，用過量的稀硫酸溶液和碲氫化鈉反應(yīng)生成的H2Te直接通入上述鎘溶液中(鎘與碲的摩 爾比在1 0.2 1 0.8之間)，攪拌15 30分鐘后加熱回流?？刂苹亓鲿r間，得到熒 光發(fā)射峰位在490nm至530nm之間的任意調(diào)變的碲化鎘量子點。制得的量子點原始溶液在 15W的紫外燈下照射10 40天以提高熒光量子產(chǎn)率，然后純化一次以去除原始溶液未反應(yīng) 物質(zhì)，備用。2、熒光關(guān)模式的確立取適量量子點溶液于濃度0. 01 IM的堿性溶液中，保證在紫外燈下能看出明亮 的綠色。逐次加入猝滅劑，量子點熒光由強變?nèi)酰敝菱?，在紫外燈下觀察看不到顏色。熒 光關(guān)過程實現(xiàn)。熒光激發(fā)波長為250 470nm，熒光發(fā)射波長為490 530nm。3、在比色皿中進行熒光檢測將待檢測的有機磷農(nóng)藥溶液加入到上述熒光關(guān)體系中進行熒光檢測。在0. InM含 量就有響應(yīng)，檢測非常靈敏。隨著有機磷農(nóng)藥的量逐漸加大，熒光漸漸恢復(fù)，直至不再增強。 此時在紫外燈又能看出明亮的綠色，據(jù)此確立有機硫農(nóng)藥濃度與熒光恢復(fù)強度之間的線性 關(guān)系。熒光關(guān)到熒光開的過程明顯，實現(xiàn)可視化檢測。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果本發(fā)明利用首次量子點turn-on形式熒光增強的性質(zhì)檢測有機磷農(nóng)藥，設(shè)計熒光 關(guān)到熒光開模式探針，對農(nóng)藥殘留進行熒光檢測，以有機磷農(nóng)藥毒死蜱為例。其線性范圍為 1 ΙΟμπιοΙ/L，檢出限為0. 22nmol/L。農(nóng)藥殘留量在10 μ mol/L可實現(xiàn)可視化檢測。本發(fā)明方法在一定程度上可以避免使用大型儀器，僅需一個手持式紫外燈就可進 行可視化檢測，操作簡單，方便快速，靈敏度高，效果顯著；本方法能有效避免樣品中其他雜 質(zhì)的干擾，所以選擇性好，也省略了預(yù)處理過程。采用增強熒光的方式達到對農(nóng)藥殘留的高 靈敏選擇性檢測。
四

圖1是碲化鎘量子點的熒光光譜圖。
圖2是熒光光譜檢測時熒光關(guān)開過程圖。圖3是熒光關(guān)開過程的可視化照片，中間的比色皿是完全關(guān)閉的狀態(tài)。圖4是有機磷農(nóng)藥毒死蜱濃度與熒光恢復(fù)強度之間的線性關(guān)系圖。
五具體實施例方式現(xiàn)以碲化鎘量子點在堿性溶液中雙硫腙為猝滅劑為例非限定實施例敘述如下實施例1毒死蜱的檢測1、碲化鎘量子點的制備將0. 2284g氯化鎘(CdCl2 · 2. 5H20)加入到250mL除氧的超純水中，隨后加入0. 21mL巰基丙酸，再用IM NaOH溶液將其pH值調(diào)至11. 2，形成含有巰基化合物和鎘離子的 溶液。另一方面，取0. 0319g碲粉和0. 05g硼氫化鈉于2mL超純水中，在氮氣保護下，冰浴 反應(yīng)8小時以上。將5mL0. 5M稀硫酸溶液注入到生成的碲氫化鈉溶液中。將生成的H2Te全 部通入上述鎘離子溶液中，攪拌20分鐘后，加熱回流?？刂苹亓鲿r間，可得到巰基丙酸穩(wěn)定 的、熒光發(fā)射峰位在490 680nm的碲化鎘量子點水溶液。制得的量子點原始溶液在15W 的紫外燈下照射15天以提高熒光量子產(chǎn)率，備用。熒光光譜見圖1。2、雙硫腙作用致熒光關(guān)實現(xiàn)取2微升發(fā)射峰位在520nm的碲化鎘量子點原始溶液加入到0. OlM NaOH溶液中， 在比色皿中進行熒光檢測。雙硫腙濃度10 μ M能夠猝滅熒光94% 98%。激發(fā)波長為 254nm。雙硫腙加入前后在紫外燈下能明顯看出熒光關(guān)過程。3、毒死蜱存在熒光恢復(fù)致熒光開待檢測的毒死蜱溶液加入到上述熒光關(guān)體系進行熒光檢測。在0. InM含量就有響 應(yīng)，檢測非常靈敏。隨著毒死蜱的量逐漸加大，熒光漸漸恢復(fù)。在加入毒死蜱到ΙΟμΜ時熒 光基本不再增強。此時在紫外燈下又能看出明亮的綠色。熒光關(guān)到熒光開過程明顯，實現(xiàn) 可視化檢測。熒光光譜檢測關(guān)開過程見圖2。可視化照片見圖3。毒死蜱濃度與熒光恢復(fù) 強度之間的線性關(guān)系見圖4。實施例2甲基對硫磷的檢測1、硒化鎘量子點的制備將0. 2575g高氯酸鎘(Cd(ClO4)2 · 6H20)加入到250mL除氧的超純水中，隨后加入 0. 175mL巰基乙酸，再用IM NaOH溶液將其pH值調(diào)至9，形成含有巰基化合物和鎘離子的溶 液。另一方面，取0. 0145g硒粉和0. 05g硼氫化鈉于2mL超純水中，在氮氣保護下，冰浴反 應(yīng)8小時以上。將5mL 0.5M稀硫酸溶液注入到生成的硒氫化鈉溶液中。將生成的H2Se全 部通入上述鎘離子溶液中，攪拌20分鐘后，加熱回流?？刂苹亓鲿r間，可得到巰基乙酸穩(wěn)定 的、熒光發(fā)射峰位在500nm的硒化鎘量子點水溶液。制得的量子點原始溶液在15W的紫外 燈下照射20天以提高熒光量子產(chǎn)率，備用。2、雙硫腙作用致熒光關(guān)實現(xiàn)取2微升發(fā)射峰位在500nm的硒化鎘量子點原始溶液加入到0. OlM KOH溶液中，在 比色皿中進行熒光檢測。雙硫腙濃度10 μ M能夠猝滅熒光94% 98%。激發(fā)波長為400nm。 雙硫腙加入前后在紫外燈下能明顯看出熒光關(guān)過程。3、甲基對硫磷存在熒光恢復(fù)致熒光開
待檢測的甲基對硫磷溶液加入到上述熒光關(guān)體系進行熒光檢測。在0. InM含量就有響應(yīng)，檢測非常靈敏。隨著甲基對硫磷的量逐漸加大，熒光漸漸恢復(fù)。在加入甲基對硫磷 到10 μ M時熒光基本不再增強。此時在紫外燈下又能看出明亮的綠色。從而確立甲基對硫 磷濃度與熒光恢復(fù)強度之間的線性關(guān)系。熒光關(guān)到熒光開過程明顯，實現(xiàn)可視化檢測。
權(quán)利要求
一種量子點熒光關(guān)-開模式可視化檢測農(nóng)藥殘留的方法，包括鎘系量子點的制備、熒光的猝滅和恢復(fù)，其特征在于所述的熒光猝滅就是將鎘系量子點溶液加入濃度0.01～1M堿液中，然后逐次加入猝滅劑直至明亮的綠色熒光猝滅，所述的熒光恢復(fù)就是將待測樣品溶液逐次加入熒光猝滅的量子點溶液中，使熒光恢復(fù)直到明亮的綠色，據(jù)此確立樣品濃度與熒光恢復(fù)強度之間的線性關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的鎘系量子點選自CdTe、CdTe/CdS、 CdSe, CdSe/CdS或CdS中任一種發(fā)射綠色熒光的量子點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的堿液選自NaOH或KOH溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的猝滅劑選自雙硫腙、汞離子或 1-(4_吡啶基)吡啶氯鹽酸鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于所述的猝滅劑選自雙硫腙。
全文摘要
一種量子點熒光關(guān)-開模式可視化檢測農(nóng)藥殘留的方法，包括鎘系量子點的制備、熒光的猝滅和恢復(fù)，其中熒光猝滅就是將鎘系量子點溶液加入濃度0.01～1M堿液中，然后加入雙硫腙使明亮的綠色熒光猝滅；熒光恢復(fù)就是將待測樣品溶液加入熒光猝滅的量子點溶液中，使熒光恢復(fù)到明亮的綠色。根據(jù)樣品濃度與熒光恢復(fù)強度之間的線性關(guān)系實現(xiàn)定量檢測。鎘系量子點選自CdTe、CdTe/CdS、CdSe、CdSe/CdS或CdS中任一種發(fā)射綠色熒光的量子點。本方法在一定程度上可以避免使用大型儀器，操作簡單，方便快速，并能有效避免樣品中其他雜質(zhì)的干擾。
文檔編號G01N21/64GK101839857SQ201010170569
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月4日
發(fā)明者關(guān)貴儉, 劉變化, 張奎, 張忠平, 王振洋, 王素華 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院