一种基于CsPbBr3分子印迹荧光纳米探针的制备方法及其检测方法

本发明涉及功能化纳米材料的制备、荧光光谱学分析和水资源安全检测，具体涉及了一种基于硅烷化试剂封装cspbbr3钙钛矿量子点的分子印迹荧光纳米探针的制备及其传感应用方法。

背景技术：

1、磺胺类药物是一类广泛应用于临床的抗生素，具有抗菌和抗炎作用。随着科学技术的不断发展，磺胺类药物在医疗领域的应用越来越广泛。然而，这些药物的过度使用和滥用已经导致了环境中磺胺类药物的污染问题。首先，这些药物可以抑制水中细菌的生长，破坏水生生物的食物链，导致生态系统的不稳定。其次，磺胺类药物被认为是一种潜在的致癌物，长期暴露可能对人类健康产生潜在的风险。此外，这些药物还可能导致细菌产生耐药性，使得临床上的治疗变得更加困难。因此，开发一种高效、灵敏且可靠的方法来检测环境水中的磺胺类药物至关重要。

2、钙钛矿量子点分子印迹技术是一种新兴的分析方法，已经在环境监测、食品安全和生物医学领域得到了广泛应用。该技术结合了分子印迹和荧光探针的特点，能够高效地选择性识别目标分子，并通过荧光信号的变化来实现定量分析。钙钛矿量子点作为一种新型的半导体材料，具有优异的光电性质，使得钙钛矿量子点在光电器件、生物成像、荧光传感等领域具有广泛的应用潜力。分子印迹技术作为一种特异性识别和分离分子的方法，也具有许多独特的优势。分子印迹技术通过模板分子和功能单体的共聚合反应，形成具有特定结构和功能的聚合物材料。这些聚合物材料具有高度选择性和亲和性，可以特异性地识别和分离目标分子。分子印迹技术在药物分析、环境监测、食品安全等领域具有广泛的应用潜力。与传统的分离方法相比，分子印迹技术具有操作简单、成本低廉、循环使用等优点。通过简单的制备方法可以将钙钛矿量子点和分子印迹技术结合在一起，制备出高效和高特异性的钙钛矿量子点分子印迹荧光纳米探针，能有效地监测磺胺类药物在水中的污染问题，保护环境和人类健康的可持续发展。

技术实现思路

1、为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种基于硅烷化试剂封装cspbbr3钙钛矿量子点的分子印迹荧光纳米探针的制备方法，还提供了其在环境水样品中对磺胺类目标物的传感应用研究。

2、本发明通过以下技术方案实现，一种基于硅烷化试剂封装cspbbr3钙钛矿量子点的分子印迹荧光纳米探针的制备方法，包括如下步骤：

3、步骤(11)：制备高浓度前驱体溶液：使用配体辅助共沉淀法，称取溴化铅和溴化铯粉末，与一定含量的配体一起加入到混合有机溶剂中，在60℃下持续搅拌至固体粉末完全溶解以形成高浓度前驱体。

4、步骤(12)：制备cspbbr3钙钛矿量子点：使用反溶剂法，从高浓度前驱体溶液中取出一部分滴入到甲苯溶液中，观察到溶液变成亮绿色，再通过离心纯化，最后制备出大量均匀的单斜相cspbbr3钙钛矿量子点。

5、步骤(13)：制备硅烷化试剂保护的cspbbr3钙钛矿量子点：使用反溶剂法，先在高浓度前驱体中加入少量氨水以使溶液保持弱碱性环境，再取出一部分滴加到干燥的甲苯溶剂中，先快速剧烈搅拌，观察到溶液变为黄绿色，再缓慢聚合。通过离心纯化制备出硅烷化试剂保护的cspbbr3钙钛矿量子点。

6、步骤(14)：制备非分子印迹荧光纳米探针：使用溶胶-凝胶法，将步骤(3)中制备好的硅烷化试剂保护的cspbbr3钙钛矿量子点与功能单体一起加入有机溶剂中搅拌聚合，再添加交联剂继续搅拌聚合，使用致孔剂洗涤分散后纯化收集非分子印迹荧光纳米探针产物。

7、步骤(15)：制备硅烷化试剂封装钙钛矿量子点的分子印迹荧光纳米探针：使用溶胶-凝胶法，先将标靶分子和功能单体一起加入有机溶剂中搅拌聚合，再将步骤(3)中制备好的硅烷化试剂保护的cspbbr3钙钛矿量子点和交联剂一起加入溶液中继续搅拌聚合。最后使用致孔剂去除标靶分子，洗涤分散后纯化收集分子印迹荧光纳米探针产物。

8、基于本发明的制备方法得到的基于cspbbr3分子印迹荧光纳米探针的检测方法，包括以下步骤：

9、步骤(21)：将cpb-si-mip与含有一定加标浓度的磺胺类物一起添加到环境水样品中，混合孵育后使用荧光光谱仪检测；

10、步骤(22)：作为对照组，将非分子印迹荧光纳米探针与含有一定加标浓度的磺胺类物一起添加到环境水样品中，混合孵育后使用荧光光谱仪检测。

11、一种基于cspbbr3分子印迹荧光纳米探针的制备方法及其检测方法，首先采用室温配体辅助共沉淀技术制备出均相cspbbr3纳米晶，再以硅烷试剂为原料，以磺胺类抗生素药物作为目标分子，通过溶胶-凝胶法和分子印迹技术成功制备出一种新型分子印迹荧光纳米探针。该制备技术具有成本低廉，操作便捷，易复现等优点，硅烷化试剂使纳米探针具有较强和稳定的荧光特性。通过光谱学行为分析，验证了该荧光纳米探针可以实现对磺胺类药物的高灵敏和高选择性识别检测。本发明在解决水资源环境中痕量或超痕量磺胺类抗生素药物的检测，具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种基于cspbbr3分子印迹荧光纳米探针的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(11)中溴化铅粉末和溴化铯粉末的用量约为110-140mg和60-80mg；配体由油酸和油胺组成，其中油酸和油胺的体积比为(2.5～3)：1；混合有机溶剂由n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜组成，其中体积比为(1～2)：1。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(12)中前驱体溶液的用量为0.5-1.5ml；甲苯溶剂的用量为10-15ml；离心条件为8000～12000rpm，5～10min，并使用10～15ml甲苯重复洗涤3～5次。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(13)中高浓度前驱体溶液与氨水的体积比为(550～600)：1；前驱体用量为0.2～0.3ml，干燥的甲苯溶剂用量为10～15ml。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(13)中快速搅拌使用的转速和时间为2000～2500rpm和0.2～0.5min；缓慢聚合时使用的转速和时间为200～300rpm和120～150min；离心步骤为8000～12000rpm，5～10min，并使用甲苯重复洗涤3～5次。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(14)中以3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷作为功能单体，功能单体与量子点的用量比例为1：4～6；有机溶剂使用十八碳烯，用量约为10～15ml；交联剂使用四甲氧基硅烷，用量为0.1～0.3ml；聚合时间控制在10～12h；致孔剂使用甲苯和丙酮混合溶剂，体积比为(8～9)：1；使用10～15ml甲苯重复洗涤3～5次，收集产物。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(15)中标靶分子使用磺胺类药物，功能单体使用3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，其中标靶分子和功能单体的用量比为1：(1～1.2)；有机溶剂使用十八碳烯，用量约为10～15ml；交联剂使用四甲氧基硅烷，用量为0.1～0.3ml；聚合时间控制在10～12h；致孔剂使用甲苯和丙酮混合溶剂，体积比为(8～10)：1；去除标靶分子，使用高效液相色谱-质谱法检测收集尾液，若未能检测到标靶分子，视为完全洗脱。

8.基于权利要求1的制备方法得到的基于cspbbr3分子印迹荧光纳米探针的检测方法，其特征在于包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：步骤(21)中cpb-si-mip用量为50～150μg/ml；所有环境水样在使用之前需要超声处理20～50min，并在12000～18000rpm下离心10～20min后用0.22μm水系滤膜过滤；水样取用2ml，分别添加磺胺吡啶目标物，浓度梯度依次为20ng/ml，40ng/ml，60ng/ml，80ng/ml，100ng/ml和120ng/ml；使用荧光光谱信号响应法测定磺胺吡啶浓度，参数设置为365nm的激发波长和5nm的狭缝宽度，发射波段收集400-600nm荧光信号。

10.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：步骤(22)中非分子印迹荧光纳米探针与磺胺类目标物的用量比为1：(1～5)；所有环境水样在使用之前需要超声处理20～50min，并在12000～18000rpm下离心10～20min后用0.22μm水系滤膜过滤；水样取用2ml，分别添加磺胺吡啶目标物，浓度梯度依次为20ng/ml，40ng/ml，60ng/ml，80ng/ml，100ng/ml和120ng/ml；使用荧光光谱信号响应法测定磺胺吡啶浓度，参数设置为365nm的激发波长和5nm的狭缝宽度，发射波段收集400-600nm荧光信号。

技术总结一种基于CsPbBr3分子印迹荧光纳米探针的制备方法及其检测方法，涉及功能化纳米材料的制备、荧光光谱学分析和水资源安全检测技术领域。首先采用室温配体辅助共沉淀技术制备出均相CsPbBr3纳米晶，再以硅烷试剂为原料，以磺胺类抗生素药物作为目标分子，通过溶胶‑凝胶法和分子印迹技术成功制备出一种新型分子印迹荧光纳米探针。该制备技术具有成本低廉，操作便捷，易复现等优点，硅烷化试剂使纳米探针具有较强和稳定的荧光特性。通过光谱学行为分析，验证了该荧光纳米探针可以实现对磺胺类药物的高灵敏和高选择性识别检测。本发明在解决水资源环境中痕量或超痕量磺胺类抗生素药物的检测，具有广阔的应用前景。技术研发人员：胥智群,吴佩,方兰,赵宇,张致昊,张宇梦,钱润生受保护的技术使用者：苏州健雄职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/5/27