[發明專利]一種快速檢測多環芳烴類污染物的光學傳感器及其制備和應用

無效

• 申請號: 201010193348.9
• 申請日: 2010-06-07
• 公開（公告）號: CN101846627A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 蔡青云;陳貝貝;楊麗霞
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明涉及一種快速檢測環境中多環芳烴類持久性有機污染物的光學傳感器及其制備和應用。

背景技術

傳感器是一種可以獲取并處理信息的特殊裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器種類眾多，按敏感元件的不同，可以分為物理類、化學類和生物類傳感器。在基礎學科研究中，傳感器具有突出的地位，很多基礎科學的研究遇到的障礙，首先就在于對象信息的獲取存在困難，而一些新機理和高靈敏度的檢測傳感器的出現，往往會導致該領域內的突破。一些傳感器的發展，往往是一些邊緣學科開發的先驅。

量子點(quantum?dot，QD)又可稱為半導體納米微晶體(semiconductornanocrystal)，是一種由II-VI族或III-V族元素組成的尺寸在100nm以下的納米晶粒。目前研究較多的是CdS、CdSe、CdTe、ZnS等。近年來，由于其獨特的熒光特性，半導體量子點作為熒光標記物被廣泛地應用于生物體內各種蛋白質或者細胞間相互作用的監控。目前量子點的合成主要有兩種方法：一種是在水相中合成，另一種是采用膠體化學的方法在有機相中合成。以上合成方法操作繁瑣復雜，且只能合成在液相中穩定的量子點。

近來也有報道利用氣相沉積或電化學方法將量子點/貴金屬修到TiO₂納米陣列中，但其目的在于提高TiO₂納米陣列的光催化/降解活性。

多環芳烴(Polycyclic?Aromatic?Hydrocarbons，PAHs)是煤，石油，木材，煙草，有機高分子化合物等有機物不完全燃燒時產生的揮發性碳氫化合物，是重要的環境和食品污染物.常見的多環芳烴有萘，蒽，芘，苯并芘，熒蒽等，其中苯并芘是毒性最強的多環芳烴之一，有強致癌性。

至今已有不少經典的分析方法被用于檢測多環芳烴類污染物，例如液質聯用法，氣質聯用法，熒光光譜法，壓電傳感法，表面拉曼增強光譜法，以及與各種儀器聯用的免疫檢測法等。但是，從不同的角度評價，各種傳統方法又都有所局限，例如：高效液相色譜法，液質聯用和氣質聯用的前處理繁瑣，耗時長并且儀器設備昂貴，不利于現場檢測；表面拉曼增強光譜法和液相熒光光譜法因為有較高的檢測限和大的背景干擾，其應用受到限制；而壓電傳感法受傳感器本身穩定性和重復性的影響，檢測限不能達到十分理想的值。因此，開發簡便，快速，靈敏的檢測多環芳烴污染物的方法是十分必要的。

目前國內外還沒有將修飾了CdTe量子點的TiO₂納米管陣列應用于多環芳烴污染物光學傳感檢測的相關報道。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種可以定量檢測多環芳烴類污染物的光學傳感器，及所需光學傳感器的制備方法和應用。

本發明以TiO₂納米管陣列為基底，應用脈沖電沉積技術直接將CdTe量子點修飾到了TiO₂納米管陣列上，所合成的量子點均勻分散在TiO₂納米陣列中，其熒光發射光譜分布在在370～390nm范圍。應用該復合材料作為敏感元件，實現了對多環芳烴類持久性有機污染物的檢測，通過本發明的方法，發明人第一次成功的將CdTe量子點的熒光性能的應用擴展到低于450nm的范圍。該敏感元件制作步驟簡單、成本低廉、物化性能穩定，攜帶方便，因而可作為快速、高效、定量檢測環境中的多環芳烴類污染物的光學傳感器。

本發明的光學傳感器是由TiO₂納米管陣列及其表面和內部修飾的CdTe量子點構成；CdTe量子點尺寸為5～25nm。

本發明的應用在于，將表面和內部修飾的CdTe量子點的TiO₂納米管陣列用于作為檢測多環芳烴類污染物的光學傳感器。