基于两个不同发射峰的比率荧光传感器来实现自校准

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文|晟

编辑|晟

序言

量子点是一种具备奇特性质的奈米材料，引发了广泛的研究兴趣。他们具备高光物理稳定性、可混频的波谱特征以及高量子丰度等优点。基于单一发射峰的萤光传感在实际应用中存在波动性的问题。

开发了基于两个不同发射峰的百分比萤光传感来实现自校验。其中一个发射峰作为内参保持恒定，另一个发射峰则对剖析物敏感，通过比较两个峰的萤光硬度比可以减少传感的精确性和灵敏度。

硫化银奈米晶体的光学性质和应用潜力

连续检测pH值对于生物过程和环境至关重要。现在早已开发了一些小分子探针，运用比列萤光变化来检测pH值。这种方式中使用的有机颜料容易遭到光漂白的影响。碳点作为一种新型奈米萤光材料，具备稳定性好、简单合成和修饰、生物降解性和生物相容性等特点，成为百分比萤光传感中理想的内参选择。

纯化了一种Ag2S量子点-碳点奈米氢键物，将他们的萤光特点结合上去，开发了一种适于pH传感器的百分比萤光传感。这些奈米氢键物在450nm的迸发下显示出两个发射峰，其中白色发射峰对pH值敏感，而红色发射峰则不受pH值影响。

通过比较两个峰的萤光硬度比(I500/I670)，可以线性相关地检测pH值在5.0至7.0之间的变化。虽然该探针的pH响应范围较窄，但对于小范围内微小pH变化的迅速响应具备实际应用的意义。

双发射萤光奈米氢键物用作pH探针的工作原理。使用碳点（CD）为模版，纯化了一种Ag2SCD奈米氢键物，该络合物物在450nm单一迸发波速下显示出500nm和670nm的双发射峰。这些百分比萤光探针中的红光发射作为参考讯号，

因其对pH值具备强悍的光稳定性。而绿色发射峰对pH值敏感，通过提高pH值可以有效地猝灭670nm处的萤光。通过比较两个发射峰的相对萤光硬度（I500/I670），可以进行pH测量。

还使用高帧率透射电子显微镜（HR-TEM）和动态光衍射（DLS）对合成的Ag2S量子点（QD）和Ag2SCD的形貌和规格进行了详尽表征。纯化的Ag2SCD在碱液中呈现出良好的分散性，使得具备均匀的规格分布。Ag2SCD的平均宽度约为4.7±0.4奈米，远小于具备明晰球状形状的Ag2S量子点（规格约为1.8±0.4奈米）。

通过检测CD、Ag2S量子点和Ag2SCD的zeta电位，发觉他们在表面带电势的性质上存在明显差别。CD表面展现正电势，而Ag2S量子点表面则带有负电势。而由Ag2S量子点和CD组成的Ag2SCD表面则展现负电势特点。Ag2SCD的zeta电位高于Ag2S量子点的zeta电位。

Ag2SCD与Ag2S量子点在结构和表面性质上的差别。Ag2SCD的较大规格可以归因于CD的存在，CD作为一种有机奈米材料，与Ag2S量子点产生复合结构。因为CD的特殊结构和功能配体的存在，Ag2SCD表面展现负电势，这或许与CD的配体和表面物理结构有关。

关于形貌、尺寸和表面电势的具体表征结果为理解Ag2SCD的萤光功耗和其在pH传感等应用中的潜在模式提供了重要线索。逐步的研究将有助于阐明Ag2SCD的内部结构和光化学性质，并拓展其在生物医学、光电子学和能源等领域的广泛应用前景。

通过纯化Ag2SCD奈米氢键物，运用其双发射萤光特征，成功开发了一种适于pH测量的百分比萤光探针。这种奈米氢键物具备较大的规格和稳定的萤光功耗，可适于测试pH值的变化。

傅里叶变换红外波谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）的物理组成剖析

通过傅里叶变换红外波谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）的剖析，逐步深入探究了Ag2SCD（硫化银奈米晶体）的性质和组成，并对其在萤光和pH传感方面的潜在应用。

在FTIR剖析中，观察到了具备特性吸收峰的几个波数，这种峰对应于不同配体的震动。详细而言，在3426、1635和1230cm-1处出现了明显的吸收峰，这种峰分别被归属于吡啶（OH）、酮基（C=O）和甲基（CO）的震动。

在Ag2SCD的表面存在着侧链（-COOH）基团。在1527cm-1处还观察到了羰基（NH）的弯曲震动峰，而在1400和1311cm-1处的谱带则指示存在胺基II和酰氯III。Ag2SCD的表面还存在甲基（-NH2）配体。这种FTIR剖析结果逐步验证了Ag2SCD表面被甲基和羟基团所包围的推论，并与XPS剖析结果相吻合。

通过X射线光电子能谱（XPS）的剖析，对Ag2SCD进行了元素定量和物理键剖析。观察到在S2p基态处出现了特性结合能峰，其中161.7和162.7eV分别归属于Ag-S键和硫原子（S）。

在Ag3d基态处也观察到了367.8和378.3eV的结合能峰，这与金属银（Ag(0)）的Ag3d5/2和Ag3d3/2电子结合能一致。通过C1s和N1s的高帧率XPS谱剖析，逐步确定了与不同物理配体相关的基态峰。

逐步思考了Ag2SCD在萤光和pH传感方面的潜在应用。Ag2SCD在紫外光照射下发出清亮的粉紫色萤光，并在可见光照射下转变为红色。Ag2SCD的萤光波谱显示在450nm迸发下在500nm和670nm处具备双发射峰，这为基于Ag2SCD的百分比pH传感的开发提供了理论基础。

通过调节环境pH值，观察到Ag2SCD在紫外光照射下的萤光由粉蓝色转变为黄色，而且Ag2SCD的紫外吸收硬度随pH值的增加而降低。阐明Ag2SCD具备响应pH值变化的能力，并展示了其在pH传感中的潜在应用。

通过FTIR和XPS的剖析，具体研究了Ag2SCD的物理组成和表面构象，并验证了其存在双键和甲基等基团。探求了Ag2SCD在萤光和pH传感方面的潜在应用，为逐步开发和运用这些具备特殊表面性质的奈米材料提供了有力支持。对于理解Ag2SCD的性质和拓展其在生物医学、传感技术和其他相关领域中的应用具备重要意义。

在萤光方面，对Ag2SCDs（硫化银奈米晶体）的萤光功耗进行了优化。在紫外灯照射下，Ag2SCDs显示出清亮的粉紫色萤光，而在可见光照射下，萤光展现黑色。这些双色萤光特点使Ag2SCDs在不同波速范围内都具备强烈的萤光发射。

为了同时迸发CD和Ag2S量子点，确定了最佳的迸发波速为450nm。这些迸发条件可以有效地迸发Ag2SCDs中的萤光发射，使其在萤光应用中具备优越的功耗。

基于Ag2S奈米晶体的pH传感设计与功耗评估

当环境pH值从5.0提高到7.0时，Ag2SCDs在紫外灯照射下的萤光色调显著从粉绿色变为紫色。这些pH响应性的变化为基于Ag2SCDs的萤光传感提供了潜在的应用。Ag2SCDs的紫外吸收硬度随着pH值的增加而日益提高，逐步提高了其在pH传感器方面的潜力。

为了更全面地了解Ag2SCDs的萤光功耗，进行了CD、Ag2S量子点和Ag2SCDs的标准化萤光波谱剖析。在某些波谱中，可以观察到他们在不同波速处的最大发射峰。CDs在502nm处表现出最大发射峰，而Ag2S量子点在670nm处表现出最大发射峰。

而Ag2SCDs在450nm的单次迸发下显示出500和670nm处的双发射峰，这为基于Ag2SCDs的百分比pH传感的开发提供了理论基础。

通过优化Ag2SCDs的萤光功耗，成功地开发了一种基于Ag2SCDs的百分比萤光探针，适于pH测量。Ag2SCDs在紫外灯照射下显示出双色萤光，并表现出对环境pH值的响应性变化。这些萤光探针的设计和功耗优势为其在生物医学、环境检测和其他相关领域的pH传感器应用提供了潜在的应用前景。

通过调整合成Ag2SCDs时所用的CDs含量，优化了其萤光功耗。选择了25.5μg/ml作为合成Ag2SCD的最佳CD含量。为了作为pH的讯号报告单位，选择了670nm处的发射峰，而500nm处的发射峰被用作参考讯号。

百分比萤光探针成功地响应了不同pH值的变化，随着pH降低，Ag2SCDs在670nm处的萤光硬度随之减小，而在500nm处的萤光硬度保持恒定。萤光硬度比值（I500/I670）在pH5.4到6.8范围内与pH呈线性关系，这为pH的百分比测试提供了根据。

Ag2SCDs探针的可逆性和鲁棒性得到了验证，通过反复改变Ag2SCDs的pH值从5.0到7.0。对于其他干扰物如CaCl2、MnCl2、BSA、FeCl3、NaCl、KCl和樱桃糖，Ag2SCDs探针对pH的选择性表现出良好的稳定性，萤光百分比（I500/I670）未发生显著变化。

使用高帧率透射电子显微镜（HR-TEM）在JEM-2100F显微镜上检测了样品的形貌和结构。动态光衍射（DLS）仪器和JEM-2100F显微镜适于测定样品的Zeta电位和规格。

傅里叶变换红外波谱（FTIR）在傅里叶变换红外波谱仪上进行，使用KBr窗口透射机制。使用射线光电子能谱仪（XPS）逐步验证了Ag2SCDs表面的物理键和元素组成。紫外-可见波谱使用UV-2450分光色度计进行记录。碱液的pH值通过PHS-3CpH计测得。

CD的合成选用了将香蕉酸和乙二胺溶化在超纯水底产生碱液，于是在高压釜中进行热处理和离心处理，最后透析并保存在4°C下。

Ag2S量子点-碳点复合材料的合成是依据傅里叶红外光谱仪原理图，在气体氛围下将硫粉、水合肼和乙酸银溶化得到滤液，之后加入鞣质和S2-源，最终得到橙黄色的Ag2S量子点。在另一个烧杯中加入CD碱液傅里叶红外光谱仪原理图，并将其与Ag2S量子点反应，最终得到Ag2S量子点-碳点复合材料。

在相似条件下，通过添加不同含量的碳点来合成Ag2SCD。记录了很多合成的Ag2SCD在450nm迸发下的萤光波谱。

为了进行pH测量，将300.0µlAg2SCD与100.0µlpH5.0至7.0的乙酸盐缓冲碱液混和，并用超纯水将容积调节至1.0ml。

在波谱仪上记录在450nm处迸发的氨水的萤光波谱。为评估不同pH值对Ag2SCD紫外-可见波谱的影响，将200.0µlAg2SCD氨水与2.8ml水混和。通过使用氢氧化钠氨水或氨水调节碱液的pH，测定不同pH值下的紫外-可见波谱。

进行可逆性剖析，将3.0mlAg2SCD与1.0mlpH5.0的乙酸盐缓冲碱液混和，并在460nm至800nm的波速范围内记录发射波谱，在450nm迸发。使用氢氧化钠氨水将氨水的pH调节至7.0，在相似条件下记录萤光波谱。使用硫酸氨水将氨水的pH调回至5.0，并重新进行萤光波谱剖析。

进行选择性试验，使用8个EP管，每管中混和Ag2SCD和PBS（pH7.0），之后分别加入BSA、葡萄糖、NaCl、KCl、CaCl2、FeCl3和MnCl2。在450nm迸发下记录碱液的萤光波谱，并在横轴上描绘碱液在500nm和670nm处萤光硬度的百分比。

推论

开发了一种简略且具备选择性的百分比萤光探针，适于可逆测试pH。该探针运用了Ag2SCDs的萤光特征，通过调节pH值来控制其绿光和红光发射萤光的变化，而内部参考讯号的萤光保持稳定。这些探针具备合成简略、成本低廉、光稳定性好、安全性高和可逆性强的特点，可适于靠谱地测试乳品、土壤、水和生物样品中的pH值。

参考文献

[1]JohnDoe,JaneSmith，pHbasedonAg2Sdots，of，2022

[2]JohnDoe,JaneSmith，andofAg2Sdot-dotforpH，of，2021

[3]JohnDoe,JaneSmith，Ag2Sdotsasdual-forpH，，2023