CdSe 양자점과 g-C3N4 나노시트 사이의 Förster 공명 에너지 전달에 기반한 Hg2+의 고도로 선택적이고 민감한 검출

결과 및 토론

특성화

g-C₃의 구조와 형태 N₄ 나노 시트는 TEM, XPS 및 XRD로 특성화되었습니다. 그림 2a의 TEM 이미지는 g-C₃ N₄ 나노시트는 주로 몇 개의 층으로 구성된 그래핀과 같은 형태를 가지고 있습니다[19]. 그림 2a는 g-C₃의 XRD 패턴을 보여줍니다. N₄ 나노시트. 27.4°에 중심을 둔 강한 XRD 피크는 g-C₃의 일반적인 흑연 층간 적층(002) 피크에 해당합니다. N₄ . 13.1°의 작은 피크는 시트 내 주기적인 평면 내부 구조 패킹 특성에 해당합니다[20, 21]. XPS 측정은 g-C₃의 원자가 상태를 분석하는 데 사용되었습니다. N₄ 나노시트. 그림 2c의 XPS 스펙트럼은 284.8 및 288.0eV에서 N에 결합된 CC를 보여주고 N 1 s 스펙트럼은 397.04eV에서 나타났습니다. 그림 2d에서 811cm ⁻¹ 의 피크 트리아진 고리의 진동에 기인한다. 약 1000cm ⁻¹ 피크 CN 헤테로사이클의 신축 모드를 나타내고 1800cm ⁻¹ 에서 피크를 나타냅니다. C–NH–C에 해당합니다. 300~3600cm ⁻¹ 에서 피크 NH 및 OH 신축 진동[22]에 해당합니다.

준비된 g-C₃의 특성화 N₄ 나노시트. 아 TEM 이미지. ㄴ XRD 이미지. ㄷ XPS 스펙트럼. d FTIR 스펙트럼

CdSe QD/g-C의 UV-vis 및 형광 특성₃ N₄ 나노시트

CdSe QDs/g-C₃의 광학적 특성을 평가하기 위해 형광 및 UV-vis 흡수 스펙트럼을 얻었습니다. N₄ 나노시트. 그림 3a와 같이 UV-vis 흡수 스펙트럼에서 약 334nm의 큰 피크가 관찰되었습니다. 또한, 형광 방출 및 여기 피크는 그림 3b의 동기 형광 분광법에서 452 및 334 nm에서 관찰되었으며 나노시트의 방출 형광 및 자외선 여기와 연관되었습니다. 방출 피크는 순수 g-C₃에 비해 이동을 보였다 N₄ 14–16 nm의 나노시트(그림 3c에 표시된 것처럼 438 및 310 nm에서 방출 및 여기 피크가 관찰됨)는 FRET에 기인할 수 있습니다. 여기 파장이 형광 강도에 미치는 영향도 확인되었습니다.

CdSe QDs/g-C₃의 UV-vis 흡수 및 형광 스펙트럼 N₄ 접합체

CdSe QD/g-C의 형광에 대한 pH의 영향₃ N₄ 나노시트 접합체

그림 4는 CdSe QD/g-C₃의 형광을 보여줍니다. N₄ 다른 pH 값에서 나노시트 접합체. pH 값은 형광 강도에 따라 3에서 7로 증가했습니다. 그러나 pH 값이 7에서 10으로 증가함에 따라 형광 강도가 점차 감소하는데, 이는 구조에 아미노기가 존재하여 양성자화-탈양성자화로 인해 pH가 표면 전하 변화에 미치는 영향 때문일 수 있습니다. gC₃ N₄ 나노시트. 이 연구에서 CdSe QDs/g-C₃ N₄ Hg ²⁺ 검출을 위해 나노시트 접합체를 수행했습니다. 이온, pH 값 7을 최적 pH 값으로 선택했습니다. 형광 방출은 CdSe QDs/g-C₃의 안정성을 얻기 위해 다양한 농도의 NaCl을 포함하는 pH 7에서 측정되었습니다. N₄ 높은 이온 강도 환경에서 나노시트 접합체. CdSe QDs/g-C₃의 형광 강도에서 높은 이온 강도 하에서 약간의 변화만 관찰되었습니다. N₄ 나노시트 접합체. 결과는 높은 이온 강도가 접합체의 형광 강도에 최소한의 영향을 미친다는 것을 보여주었습니다.

CdSe QDs/g-C₃의 형광에 대한 pH의 영향 N₄ 나노시트 접합체

CdSe QD/g-C의 선택성₃ N₄ 수은 이온 검출의 나노시트 FRET 시스템

선택성은 새로운 감지 시스템의 중요한 매개변수입니다. CdSe QDs/g-C₃의 선택성 N₄ 나노시트 FRET 센서는 다양한 금속 이온(예:Cu ²⁺ , 마그네슘 ²⁺ , 나 ⁺ , Ca ²⁺ , Hg ²⁺ , Cr ³⁺ , Pb ²⁺ , CD ²⁺ 및 Zn ²⁺ ); 결과는 그림 5a에 나와 있습니다. 이온이 없는 빈 시료와 비교하여 Hg ²⁺ 의 형광 비율 다른 금속 이온의 형광 강도가 약간 변하거나 동일하게 유지되는 동안 분명히 증가했습니다. 이러한 결과는 FRET 센서가 다른 센서보다 더 많은 선택성을 나타냄을 나타냅니다(그림 5b). 따라서 CdSe QDs/g-C₃ N₄ Hg ²⁺ 에 대해 높은 선택성을 나타냄 . 이 현상은 순수 g-C₃와 비교하여 뚜렷했습니다. N₄ Cu ²⁺ 에 대해 선택적인 나노시트 및 Hg ²⁺ [23, 24].

CdSe QDs/g-C₃에 대한 선택성 실험 N₄ 나노시트 FRET 센서

Hg 검출 시 FRET 형광 프로세스의 가능성 ²⁺

FRET 센서의 실용성을 연구하기 위해 CdSe QDs/g-C₃ N₄ Hg ²⁺ 의 나노시트 형광 검출 수행되었다. Hg ²⁺ 의 존재 그 결과 Hg ²⁺ FRET 센서를 효과적으로 끌 수 있습니다. 감도를 연구하기 위해 다른 Hg ²⁺ 에 대한 센서의 응답 농도는 형광 분광법으로 추가 평가되었으며 결과는 그림 6a에 나와 있습니다. g-C₃의 형광 강도 N₄ 나노시트는 Hg ²⁺ 가 증가함에 따라 점차 감소했습니다. 농도. 그림 6b는 I /나 ₀ Hg ²⁺ 농도에 의존 , 여기서 나 ₀ 그리고 나 Hg ²⁺ 의 부재 및 존재 시 각각 형광 강도 . 또한 나의 관계는 /나 ₀ Hg ²⁺ 농도 사이 선형이었고 선형 회귀 방정식은 I였습니다. =− 9.6 × 10 ⁷ + 550.5(R ² =0.9882), 그림 6b의 삽입도에서 볼 수 있습니다. 최근 보고된 발광 방법과 비교하여 제안된 방법은 검출한계가 낮고 감도가 높다[25, 26]. g-C₃ N₄ 나노시트 및 CdSe QD는 Hg ²⁺ 를 제외한 다른 금속 이온에 대해 뚜렷한 소광 반응을 나타내지 않았습니다. , 이는 이 방법에 대해 상대적으로 높은 선택성을 시사했습니다.

CdSe QDs/g-C₃의 감지 속성 N₄ 나노시트 접합체 및 Hg ²⁺ 농도에 대한 형광 강도의 의존성 (C_Hg ²⁺ :1, 0nM; 2, 4nM; 3, 8nM; 4, 12nM; 5, 16nM; 6, 20nM; 7, 24nM; 8, 28nM; 9, 32nM)

수은 이온 검출에 영향을 미치는 다른 공존 양이온도 검출되었습니다. CdSe QDs/g-C₃의 응답 N₄ Hg ²⁺ 에 대한 나노시트 기반 감지 시스템 알칼리, 알칼리토류 및 기타 전이금속 이온이 존재할 때 이온이 표 1에 나타나 있다. 대부분의 금속 이온이 공존해도 Hg ²⁺ 의 결합을 방해하지 않는다. 이는 Hg ²⁺ 에 대한 이러한 공존 이온의 간섭을 나타냅니다. 센서는 무시할 수 있습니다.

또한 장기 안정성은 센서의 우수한 특성입니다. 2주 내 3일마다 연속 조사 중 흡광도 및 형광성은 CdSe QDs/g-C₃의 활성을 나타냅니다. N₄ 나노시트는 주변 환경에 보관했지만 초기 효율의 92% 이상으로 유지되었습니다. 결과는 CdSe QDs/g-C₃ N₄ FRET 센서로서의 나노시트는 장기간 안정성이 우수했습니다.

Hg ²⁺ 에 대한 형광 분석에 관한 이전 보고서와 비교 (결과는 표 2에 나와 있음), CdSe QD/g-C₃ N₄ pH =7에서 Hg(II) 농도가 0–32 nmol/L인 FRET 기반 나노시트 형광 프로브는 5.3 nmol/L에서 검출 한계를 나타냈습니다. 따라서 우리의 방법은 우수한 검출 한계와 선형 범위를 얻었습니다.

FRET 센서의 적용

CdSe QDs/g-C₃ N₄ FRET 센서로서의 나노시트는 Hg ²⁺ 검출을 위한 훌륭한 플랫폼을 성공적으로 제공했습니다. 감도와 선택성 때문에 실제 샘플에서. 음, 호수와 수돗물은 Hg ²⁺ 의 회수율이 분석을 위한 실제 샘플로 선택되었습니다. 95.4~101.6%의 범위에 있었습니다(표 3). Hg ²⁺ 의 상대 표준 편차(RSD) 0.64~1.72%의 범위에 있었습니다. 결과는 설계된 방법이 Hg ²⁺ 를 검출하는 데 효율적으로 사용될 수 있음을 분명히 명시했습니다. 실용적인 응용 프로그램에서. RSD 및 상대 오차의 허용 가능한 값은 Hg ²⁺ 에 대해 제안된 FRET 센서의 높은 감도, 높은 정밀도 및 높은 신뢰성을 확인했습니다. 실제 적용에서의 결정.