以青霉胺(DPA)为还原剂和稳定剂, 通过一锅法一步制备了青霉胺稳定的铜/银双金属纳米簇(DPA-Cu/Ag NCs), 并将其作为一种传感器用于检测水样中的银离子。该银离子传感器具有价格低廉、分析速度快速、选择性高等特点。采用透射电子显微镜(TEM)等方法表征了DPA-Cu/Ag NCs的结构及其化学组成, 并通过荧光光谱和紫外-可见光谱法研究了DPA-Cu/Ag NCs的光学性质。结果表明, 该DPA-Cu/Ag NCs在激发波长为300 nm时的最大发射波长为555 nm, 其溶液在可见光照射下呈现乳白色, 在紫外灯照射下则呈现出明亮的黄色荧光。在DPA-Cu/Ag NCs的制备条件达到最优化的情况下, 可以将其作为探针, 用来高选择性、高灵敏性地检测银离子。该探针检测银离子的检测限为0.3 μmol/L, 线性范围为0~500 μmol/L。该DPA-Cu/Ag NCs探针还可应用于自然环境水样(湖水、瓶装矿泉水和实验室自来水)中银离子浓度的检测, 其检测性能十分优异且具有良好的准确度和重现性, 表明DPA-Cu/Ag NCs探针在环境检测方面有非常高的应用价值。

微型光纤光谱仪由于具有小型化、集成化、检测速度快等特点，适合用于工业现场多组分物质的在线检测。针对微型光谱仪由于受到仪器杂散光、光度噪声和光源波动等因素的影响，导致测量光谱信号精度差的问题，提出了一种面向微型光谱仪在线检测的光学系统误差校正方法。该方法首先使用光谱仪在线测量光谱强度，并通过参考溶液和待测溶液获取光谱信号；其次，通过提出的自适应小波阈值去噪法，消除光谱信号的光度噪声，提升光谱信号的灵敏度；然后，提出了一种基于双波长光强比值不变性的光源稳定方法，动态消除光源误差；最后，对铜钴离子的光谱信号进行动态校正，并对校正曲线进行性能分析。结果表明，所提出的方法简单快速，适用于光谱信号的动态校正，以满足多金属杂质离子在线检测的需求。

碳点合成原料来源广泛，发光性能可调，生物相容性良好，在生物成像、离子检测、发光材料等领域具有巨大的应用潜力。本文综述了碳点的制备方法、发光原理以及应用，重点介绍了碳点的制备方法，总结了近年来碳点在催化、生物成像等领域的最新进展;指出未来研究中需要进一步对碳点的合成进行优化，深入探究碳点的发光机理;制备发光波长可调、尺寸可调的碳点，对其在发光器件、生物成像、传感等领域的应用具有重要意义。

以间苯二胺和磷酸为原料, 采用水热法合成了一种高荧光量子产率(67.53%)的氮、磷掺杂碳点(N,P-CDs), 对其合成条件(反应时间和温度)进行了优化。采用红外光谱、紫外吸收光谱、荧光光谱、光电子能谱对N,P-CDs的结构和光学性能进行了表征, 并用透射电镜对其形貌进行了观察。结果显示N,P-CDs呈球形, 平均粒径约为7.5 nm, 在365 nm紫外光激发下发出亮绿色荧光, 最大激发与发射波长分别为442 nm和515 nm。将N,P-CDs应用于金属离子检测中, 发现其对Pd2+具有良好的选择性, 检测限为0.995 μmol/L。通过紫外吸收光谱、荧光寿命的测定研究了Pd2+对N,P-CDs的荧光猝灭机制, 结果表明猝灭机制为静态猝灭, 分析是因为Pd2+与N,P-CDs形成了复合物。

以柠檬酸与壳聚糖为主要原料, 以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)为偶合剂, 合成了一种壳聚糖衍生物(CS-g-CA)。然后将CS-g-CA与掺杂试剂N-(2-羟乙基)-乙二胺通过水热法合成了壳聚糖衍生物聚合物碳点(P(CS-g-CA)Ds)。采用荧光光谱、紫外光谱、透射电镜对P(CS-g-CA)Ds进行了表征和性能测试。结果表明该聚合物碳点具有良好的荧光性能, 有较高的量子产率(54.7%)和较长的荧光寿命(13.12 ns)。将P(CS-g-CA)Ds应用于金属离子检测中, 发现P(CS-g-CA)Ds对Pd2+有良好的选择性, 其检测极限为63.3 nmol/L。通过紫外吸收光谱、荧光寿命以及不同温度下猝灭常数的测定研究了Pd2+对P(CS-g-CA)Ds的荧光猝灭机制, 结果均表明其猝灭机制为静态猝灭。

Cu2+是人体正常代谢所必需的微量元素之一, 但是过量的Cu2+会造成代谢紊乱, 进而诱发各种疾病。 长期以来, 铜材料的过度使用和后处理不当导致生活环境中的Cu2+浓度超标, 成为重金属污染物之一, 因此生活环境中Cu2+含量的检测成为人们关注的热点。 基于荧光探针的荧光光谱法由于选择性好、 灵敏度高等优点被广泛应用于离子检测领域。 利用荧光探针分子与待检测离子可发生选择性的弱相互作用, 研究者们探索并设计了诸多可用于Cu2+检测的荧光探针。 然而普通的荧光探针由于灵敏度较差或选择性不理想等问题缺乏实际应用价值。 设计并合成了一种新的化学型荧光探针分子9,10-二(3’-羟基-4’-亚甲胺氨基硫脲苯基)蒽(b-HTPA)。 该探针分子通过与Cu2+的络合作用, 改变自身的电子排布结构, 使得其荧光性能发生显著变化, 由此对Cu2+产生灵敏的响应。 通过上、 下转换荧光光谱来研究b-HTPA对Cu2+检测的各项性能, 并结合拟合计算得出最终结果。 选择性研究结果表明, 相比其他13种金属阳离子, Cu2+对b-HTPA荧光猝灭效果最为显著, 空白探针分子荧光与加入Cu2+后的荧光强度比可达150∶1。 灵敏性研究结果表明, b-HTPA对Cu2+的最低检测限为2.78×10-7 mol·L-1, 远低于中国卫生部《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006), 表现出良好的荧光响应灵敏性和理想的最低检测限。 响应时间测试结果表明, b-HTPA与Cu2+在0~2 min时间范围内反应速率最大, 并在约10 min后反应完全, 说明b-HTPA在对Cu2+检测中可以短时间产生响应, 降低实际应用中的检测时间和周期。 还使用八乙基卟啉钯(PdOEP)作为光敏剂, 以b-HTPA为湮灭剂, 利用上转换荧光光谱对b-HTPA/PdOEP/Cu2+体系的灵敏性和检测限进行测试研究。 结果表明, 探针的上转换荧光强度随着Cu2+浓度的增加而降低, 具有良好的响应性, 通过拟合计算, 得出b-HTPA对Cu2+的检测限为3.78×10-6 mol·L-1, 低于《生活饮用水卫生标准》规定的检测下限。 设计合成的新型荧光探针分子9,10-二(3-羟基-4-亚甲胺氨基硫脲苯基)蒽对Cu2+具有高选择性、 高灵敏度和理想的检测限, 且响应速度快, 展现了上转换发光在检测领域具有应用潜力

提出了一种基于相关系数阈值法区间选择的卡尔曼滤波分光光度法,该方法可同时检测工业废水中的铜、钴、镍痕量离子,而无需任何分离步骤。该方法首先制备40组铜、钴、镍混合标准溶液,用多元线性回归法求解吸光系数矩阵;然后通过提出的相关系数阈值法选择灵敏度较高的波长区域进行滤波;最后根据滤波方差确定滤波终点,得到铜、钴、镍的测定质量浓度。铜的质量浓度的线性检测范围为0.5~5.0 mg/L,钴的质量浓度的线性检测范围为0.2~2.0 mg/L,镍的质量浓度的线性检测范围为0.3~3.0 mg/L。铜、钴、镍的平均相对误差分别为2.862%、2.464%、3.781%,均小于5.000%。铜、钴、镍的预测均方根误差分别为0.1124,0.0279,0.0663。结果表明,所提方法简单快速,可以边扫描边滤波,易于联机分析。

为了满足对环境中重金属污染物汞离子的快速、现场及高灵敏度检测需求,利用汞离子对量子点产生荧光猝灭效应,结合光纤倏逝波传感原理,自主研发了一套可用于汞离子检测的全光纤传感器。其主要由光纤探针、光学系统和信号处理系统构成,实现了荧光信号的激发、探测以及光电信息的处理和获取。实验表明该传感器对汞离子的检出限可达到1 nmol/L,且在1 nmol/L至500 nmol/L的浓度范围内,量子点的荧光猝灭率随汞离子的浓度对数呈线性变化规律,线性相关度为0.9867。同时,离子抗干扰实验证实了该传感器对汞离子具有良好的选择性识别检测能力,将其应用于实际水样检测的加标回收率为90.1%~97.3%。该传感系统灵敏度高、响应速度快,可以实现远程探测和实时监测,且有利于仪器的集成和小型化,在重金属离子污染检测等领域具有广阔的应用前景。