本文提出了一种新型硅烷基纳米复合涂层。分子动力学模拟结果证实,多巴胺的引入可以大大降低盐溶液在硅烷涂层微纳米孔道中的传输能力,以及复合涂层界面处水分子和离子的运动能力。对于氧化石墨烯-硅烷涂层来说,水分子可以扩散至硅烷层,与硅烷分子的亲水端形成氢键连接。极限接枝的氧化石墨烯-多巴胺-硅烷复合涂层可以充分发挥硅烷分子的疏水特性,完全阻绝水分子进入硅烷层,使水分子传输深度降低了87.5%。

在经过多巴胺(PDA)预处理的氧化铝陶瓷膜上制备出乙二胺(EDA)交联的氧化石墨烯(GO)复合纳滤膜(GO-EDA/Al2O3膜)，解决了界面和层间稳定性问题。并提出一种可简单调控GO层间距的方法，即通过改变膜管的干燥温度改变GO纳米片上羟基的数量，达到调控GO层间距的目的，从而在保证较高盐截留性能的前提下提升GO-EDA/Al2O3膜的纯水渗透性能。结果表明，干燥温度为40 ℃制备的GO-EDA/Al2O3膜，其分离层厚度约50~120 nm，纯水渗透率达34 L/(m2·h· MPa)，对Na2SO4的截留率达87.8%。膜在纯水中浸泡680 h后其性能基本保持稳定。

以胱氨酸和柠檬酸为碳源, 采用一步水热法合成了氮硫掺杂结构的蓝色荧光碳点(FCDs)。 FCDs在350 nm波长光源激发下, 于455 nm出现最大的荧光发射峰。 碳点水溶液在pH=6~11范围内都呈现稳定的荧光发射, 具有61.7%的高荧光量子产率和10.75 ns的长荧光寿命。 以此碳点为目标物, 设计层层自组装膜的简易制备方案, 探究银纳米复合基底对其荧光信号的增强效应, 通过增强型荧光传感膜实现提高药物检测灵敏度的目的。 实验过程中利用多巴胺碱性溶液的自聚合和还原效应, 在玻璃基底上形成平整的聚多巴胺膜, 同步进行硝酸银原位还原, 可制得均匀分散的聚多巴胺复合银纳米膜基底。 紫外光谱、 荧光光谱、 扫描电子显微镜和电子能谱检测结果表明, 在多巴胺聚合膜形成过程中原位还原的银纳米, 具有操作简便和稳定性能好优点, 纳米颗粒不易被氧化。 结合层层自组装多层膜技术(layer-by-layer self-assembled mutilayers, LBL SAMs), 在纳米复合膜表面组装聚电解质分子层, 精确调控银纳米与碳点的间隔距离, 构建荧光性自组装膜FTO/PDA-AgN/PDDA/[PSS/PDDA]₃/FCDs, 探究银纳米对碳点的荧光增强效应。 研究结果表明, 当聚多巴胺复合银纳米基底与碳点之间达到一定间隔距离时, 银纳米粒子可增强自组装膜上碳点的荧光信号, 荧光强度增加近3倍, 相应的荧光寿命由6.084 ns减小至2.983 ns。 这种荧光增强效应呈现出来的距离依赖性、 辐射衰减加快和与银纳米还原程度相关性, 表明增强荧光的机理可能为银纳米和碳点之间的局域表面等离子共振效应。 葛根素的加入使传感膜上碳点的荧光信号发生猝灭, 猝灭的程度和葛根素的含量在3.33×10^-7~1.50×10^-5 mol·L^-1范围内呈现良好的线性关系, 可建立荧光传感薄膜对葛根素的含量检测。 线性回归方程为I₀/I=2.843×10⁴c_Pue+1.068, 相关系数r=0.9985 6, 检出限QL=2.31×10^-7 mol·L^-1。 相比于FTO/PDA/PDDA/[PSS/PDDA]₃/FCDs, 增强荧光型传感膜明显提高了对葛根素的响应灵敏度, 检测限降低近一个数量级。

为了实现高温高湿环境下氢气浓度稳定准确的检测,提出了一种新的光纤布拉格光栅(FBG)氢气传感器制作方法。首先,在FBG表面自聚合组装聚多巴胺涂层,并将组装成的涂层用于吸附氯化钯溶液中的钯离子、形成钯核,以增强钯核在光纤表面的黏附强度。其次,利用还原剂为钯离子提供还原位点,将钯核生长为致密的钯膜。再次,在钯膜表面涂覆一层氧化硅超疏水薄膜,以增强光纤在高湿环境下运行的稳定性。最后,引入温度补偿单元,消除温度对氢浓度测量产生的影响。实验研究了聚多巴胺厚度、还原剂种类、钯膜厚度和温湿度对传感器氢敏响应特性的影响。研究发现,在温度为30~70 ℃、相对湿度为20%~90%的范围内,传感器能稳定准确地响应氢气浓度的变化,灵敏度达10.80 pm/%、相对误差小于7.2%。

碳量子点(CQDs)是一种新型的荧光碳纳米功能材料, 其良好的生物相容性和优异的光学性能引起了人们的广泛关注。 选用富含蛋白质、 脂肪和碳水化合物的花生仁(Peanut, PN)及水为原料, 无需添加任何其他试剂, 在水热反应釜中于190 ℃反应20 h, 可一步合成绿色发光CQDs。 透射电镜(TEM)结果显示, 所制备的花生碳量子点(PN-CQDs)的粒径大约在10 nm左右, 分布较为均匀; X射线衍射谱(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)显示PN-CQDs晶型为无定型碳, 表面富含—OH、 —COOH、 含氮官能团等亲水性基团, 具有良好的水溶性。 紫外-可见光谱(UV-Vis)和荧光发射光谱(FL)表明, PN-CQDs在275 nm处有一明显的吸收峰, 为CQDs紫外特征吸收峰; 该PN-CQDs具有激发波长依赖性, 荧光发射峰的位置随激发波长的变化而移动; 当激发波长λex为326 nm时, 发射波长λem为408 nm处的荧光强度最大, PN-CQDs发出蓝色的荧光。 以硫酸奎宁为参照物, 利用参比法测得PN-CQDs的荧光量子产率φ为5.0%。 基于该PN-CQDs良好的发光特性, 以其为探针, 构建了“关-开”型荧光体系用于多巴胺(Dopamine, DA)的高灵敏度检测。 研究表明, 在pH 3.80的HAc-NaAc缓冲介质中, Ce(Ⅳ)存在下, PN-CQDs与Ce(Ⅳ)之间的电子转移反应和Ce(Ⅳ)与该PN-CQDs表面基团结合使PN-CQDs发生的聚集作用共同导致PN-CQDs在λex/λem=326 nm/408 nm处的荧光发生猝灭, 荧光信号“关闭”; 当加入DA后, DA与结合于PN-CQDs表面的强氧化性Ce(Ⅳ)发生反应, 从而将Ce(Ⅳ)从PN-CQDs表面移除, PN-CQDs的荧光得以恢复, 荧光信号重新 “打开”。 在优化的实验条件下, DA浓度与PN-CQDs在λex/λem=326/408 nm处的荧光恢复值ΔF呈良好线性关系, 线性范围为2.5×10-7～1.0×10-5 mol·L-1, 决定系数R2为0.997 6, 检出限为9.0×10-8 mol·L-1。 探讨了体系的荧光“猝灭-恢复”机理, 对PN-CQDs和PN-CQDs-Ce(Ⅳ)体系进行了荧光寿命拟合, 其加权平均荧光寿命分别为6.02与5.15 ns, Ce(Ⅳ)对PN-CQDs荧光猝灭类型为动态猝灭; 反应中生成的Ce(Ⅲ)于λex/λem=251/350 nm处的荧光对DA的测定无影响。 该方法灵敏、 简便、 快速, 应用于实际样品中DA的测定, 加标回收率(平均值±SD)在97.5%±1.3%～103%±1.5%之间, 结果满意。 该研究提供了一种新的DA荧光检测方法, 实现了对DA的准确测定。

采用溶胶-凝胶法，以氧化琼脂糖和四甲氧基硅烷为前驱体，通过水解、缩聚反应制得琼脂糖/硅胶复合材料，进一步利用开环、 “巯-烯”点击和酰胺 化反应对复合材料实现酰胺基团功能化修饰。借助红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)对所制备复合材料进行结构、组成和微观 形貌表征。以制备的酰胺功能化修饰琼脂糖/硅胶复合材料为吸附剂，探讨其对莱克多巴胺的吸附过程，实验考察了溶剂、吸附时间、莱克多巴胺的初始浓度 等对吸附的影响。结果表明：经过修饰反应酰胺基团成功接枝到琼脂糖/硅胶复合材料，该材料颗粒呈球形，粒径在2~3 μm之间；复合材料对莱克多巴胺表现 出良好的吸附性能，吸附过程50 min达到平衡，适合准二级动力学特征，属化学吸附，吸附等温线符合Freundlich模型；复合材料经过6次吸附解析，再生后 对莱克多巴胺的吸附率仅有小幅下降，表明具有较好的循环再生吸附能力。

二硫化钼量子点作为过渡金属硫化物的典型代表，因其独特的光学性质和巨大的应用潜力而备受关注。本文以二硫化钼粉末状晶体为原料，采用溶剂热方法处理得到二硫化钼量子点。在一定的激发条件下，二硫化钼量子点具有很强的荧光特性，可以将其作为荧光探针去检测多巴胺。结果表明，制备的二硫化钼量子点平均尺寸大小约为3 nm，具有很强的荧光特性，荧光量子效率高达57.55％。当多巴胺浓度从0.02 μmol/L变为1 000 μmol/L时，二硫化钼量子点传感系统会呈现出线性相关的荧光猝灭，且检测限为0.32 μmol/L，灵敏度极高。在不同pH值环境和干扰物存在下，二硫化钼量子点传感系统检测多巴胺具有强稳定性和高选择性。二硫化钼量子点因纯度高、尺寸小、荧光强度高等特性在催化、光学成像、显示器件和荧光传感等方面具有潜在的应用前景。

以香烟过滤嘴为原料，采用水热法制备碳量子点；基于多巴胺能猝灭碳量子点荧光的实验现象，发展了一种以碳量子点为荧光探针、在pH=8.0的磷酸盐缓冲溶液中测定多巴胺的分析方法，并探讨了荧光猝灭机理。在选定的实验条件下，当多巴胺浓度在1.2~84.0 μmol/L范围内时，荧光强度的猝灭值与浓度呈良好的线性关系，方法的检出限(3σ/k)为0.80 μmol/L。采用该方法对实际样品中的多巴胺进行测定，结果满意。