一种水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种水杨酸‑Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针及其制备方法和应用，利用反向微乳液法，3‑氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为功能单体和正硅酸四乙酯(TEOS)为交联剂，以水杨酸(SA)作为稳定的荧光参比物质，与对Cr3+响应灵敏的Mn掺杂ZnS量子点一起包裹于稳定的二氧化硅基质内，形成了具有核壳结构的比率型纳米荧光探针，并应用于植物组织中Cr3+的荧光成像研究。本发明的比率荧光纳米探针不易受检测溶液物理化学环境、检测底物浓度、仪器条件变化等因素的干扰，兼顾了Mn掺杂ZnS量子点绿色环保、发光效率高和荧光衰减快等优点，可以用来高灵敏度、高选择性、快速准确地检测水中的Cr3+。

权利要求

1.一种水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：(1)3-巯丙基三乙氧基硅烷修饰的Mn掺杂ZnS量子点的合成：

a.向反应容器中加入七水合硫酸锌、四水合氯化锰，加去离子水溶解，室温氮气氛下搅拌；

b.加入九水合硫化钠溶液，继续搅拌；

c.然后向其中加入3-巯丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，将混合溶液持续搅拌；

d.通过离心收集产物，分别用水和乙醇洗涤，最后真空干燥，得到Mn掺杂ZnS量子点；

(2)水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针的制备：

e.向另一反应容器中加入曲拉通X-100和环己烷，室温氮气氛下搅拌，得混合溶液Ⅰ；

f.向混合溶液Ⅰ中加入Mn掺杂ZnS量子点，正硅酸四乙酯和质量分数为25％的氨水，继续搅拌；

g.事先将3-氨丙基三乙氧基硅烷和水杨酸溶于环己烷中，得混合溶液Ⅱ，将混合溶液Ⅱ加入到反应容器中，通入氮气确保除尽氧气，然后将烧瓶密封，避光搅拌；

h.反应结束后先用丙酮净化离心，然后用水除掉未反应的正硅酸四乙酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷，通过离心收集反应产物，最后真空干燥。

2.根据权利要求1所述的水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述七水合硫酸锌、四水合氯化锰、九水合硫酸钠的摩尔比为：1:(0.05～0.15):1，所述3-巯丙基三乙氧基硅烷的物质的量与无水乙醇溶剂体积之间的比为(1～2mmol):10mL。

3.根据权利要求1所述的水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤(1)a中所述加入去离子水的体积为50～150mL。

4.根据权利要求1所述的水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤(1)a中所述室温氮气氛下搅拌时间为10～50min；步骤(1)b中所述继续搅拌的时间为30～60min；步骤(1)c中所述混合溶液持续搅拌的时间为8～20h。

5.根据权利要求1所述的水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤(1)d中所述用水和乙醇分别洗涤的次数为3次，所述真空干燥的温度为30～55℃，干燥的时间为8～15h；步骤(2)h中所述真空干燥的温度为30～55℃，干燥的时间为7～10h。

6.根据权利要求1所述的水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述曲拉通X-100和环己烷的体积比为(1～5)：15，所述Mn掺杂ZnS量子点和水杨酸的质量比为(5～15)：1，所述正硅酸四乙酯、氨水和3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积比为(2～4)：(4～8)：1。

7.根据权利要求1所述的水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤(2)e中所述室温氮气氛下搅拌时间为15min；步骤(2)f中所述继续搅拌的时间为1～4h；步骤(2)g中所述避光搅拌的时间为10～24h。

8.根据权利要求1所述的水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤(2)g中所述环己烷的体积为0.4mL；步骤(2)h中所述加入丙酮的体积为20mL，离心时间为10min，所述加入水的体积为6mL，离心时间为20min。

9.一种水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针，其特征在于，按照权利要求1～8任一所述的制备方法得到。

10.权利要求9所述的水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针用于对水样中的Cr3+进行分析检测。

说明书

一种水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针

及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及材料制备和检测技术领域，特别是涉及一种水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 三价铬(Cr3+)是重要的重金属元素之一，也是人和动物必需的微量元素之一，在碳水化合物、血脂、蛋白质和核酸的代谢中起着很重要的作用。Cr3+缺乏会使血糖水平和脂质代谢紊乱，导致不同的疾病，例如：糖尿病和心血管疾病。然而，过量的Cr3+会影响细胞结构，对生物体造成很大的危害。近年来，随着工农业活动排放量的加剧，三价铬的污染变得更加严重，对三价铬的测定也变得越来越重要，所以，寻找一种简便、快捷的识别方法来检测环境和生物体内的Cr3+已成为了当今研究的重要课题。传统的Cr3+检测方法包括碘量法、紫外-可见分光光度法、原子吸收光谱法等等，这些方法对Cr3+离子具有良好的选择性，但由于检测的灵敏度不高、样品制备操作过程繁杂或需要特定的实验仪器等原因，局限了他们在实际中的应用。因此，发展一种高选择性、高灵敏度且检测快速、经济实惠的方法用于监测环境中的Cr3+是很有意义的。

[0003] 荧光光谱法具有灵敏度高、试样用量少、仪器设备简单、操作简便、可实现原位实时在线及非破坏性检测等优点显示出越来越广阔的应用前景。在已经报道的Cr3+检测的荧光探针中，大多是以单一荧光单元的增强或减弱作为响应信号。这种基于单一荧光强度变化的探针除具有易受检测底物的影响、光漂白等缺点外，还可能同时受到诸如探针浓度、温度、极性、环境的pH值、稳定性等众多可变或难以定量的因素的干扰。

发明内容

[0004] 基于此，本发明的目的在于，克服现有技术中检测Cr3+操作复杂，灵敏度低，选择性差等缺陷，而单波长荧光探针又容易受到众多可变或难以定量的因素的干扰，同时为了改善荧光探针的生物毒性，提高其生物应用，提供了一种水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针的制备方法。

[0005] 我们采用比率荧光检测的方法来设计探针检测Cr3+。所谓的比率荧光检测就是指两个荧光发射强度的比值随着目标分析物的变化而变化。比率荧光检测的一个突出优点就是通过强度比值的变化提高动态响应的范围，通过建立内标，极大地削弱其他因素的干扰，实现对目标分析物的定量检测。

[0006] 比率型纳米荧光探针是一种纳米微囊结构的探针，其基础是将惰性基底材料(比如二氧化硅)与纳米合成技术相结合。与传统的荧光探针相比，比率型纳米荧光探针拥有很多的优异特性：1、生物毒性弱、抗扰动性强、应用范围广等；2、纳米荧光探针导入细胞或者生物组织中后，纳米基质将荧光探针与细胞内的大分子物质隔离开，避免了大分子物质与荧光探针结合而影响荧光信号的测定；3、比率型纳米荧光探针具有抗光漂白性强，受荧光光源强度、光程长度、细胞内载入量等的变化影响小，因而其定量结果更可靠，应用范围更广。

[0007] 量子点是一类由少量原子所构成的准零维纳米材料，具有较好的耐光性和较窄的荧光光谱，已广泛应用于污染物检测和监控。近年来研究发现将少量的过渡金属离子和稀土离子引入单纯量子点晶格内部，能够形成具有全新性能的掺杂量子点。掺杂离子可以提高量子点的发光效率，使其具有更大的stokes位移和更强的化学稳定性、抗光漂白性、热稳定性。掺杂量子点还可以采用锌基等化合物为主材料，避开重金属镉系半导体，使掺杂量子点更加绿色环保且不影响其发光性能。另外，合适的掺杂可以解决量子点表面修饰后产生的猝灭问题，极大提高量子点的适用范围。

[0008] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0009] 一种水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：

[0010] (1)3-巯丙基三乙氧基硅烷修饰的Mn掺杂ZnS量子点的合成：

[0011] a.向反应容器中加入七水合硫酸锌、四水合氯化锰，加去离子水溶解，室温氮气氛下搅拌；

[0012] b.逐滴加入九水合硫化钠溶液，继续搅拌；

[0013] c.然后向其中加入3-巯丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，将混合溶液持续搅拌；

[0014] d.通过离心收集产物，分别用水和乙醇洗涤，最后真空干燥，得到Mn掺杂ZnS量子点；

[0015] (2)水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针的制备：

[0016] e.向另一反应容器中加入曲拉通X-100和环己烷，室温氮气氛下搅拌，得混合溶液Ⅰ；

[0017] f.向混合溶液Ⅰ中加入Mn掺杂ZnS量子点，正硅酸四乙酯和质量分数为25％的氨水，继续搅拌；

[0018] g.事先将3-氨丙基三乙氧基硅烷和水杨酸溶于环己烷中，得混合溶液Ⅱ，将混合溶液Ⅱ加入到反应容器中，通入氮气确保除尽氧气，然后将烧瓶密封，避光搅拌；

[0019] h.反应结束后先用丙酮净化离心，然后用水除掉未反应的正硅酸四乙酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷，通过离心收集反应产物，最后真空干燥。

[0020] 进一步地，步骤(1)中所述七水合硫酸锌、四水合氯化锰、九水合硫酸钠的摩尔比为：1:(0.05～0.15):1，所述3-巯丙基三乙氧基硅烷的物质的量与无水乙醇溶剂体积之间的比为(1～2mmol):10mL。

[0021] 进一步地，步骤(1)a中所述加入去离子水的体积为50～150mL。

[0022] 进一步地，步骤(1)a中所述室温氮气氛下搅拌时间为10～50min；步骤(1)b中所述继续搅拌的时间为30～60min；步骤(1)c中所述混合溶液持续搅拌的时间为8～20h。

[0023] 进一步地，步骤(1)d中所述用水和乙醇分别洗涤的次数为3次，所述真空干燥的温度为30～55℃，干燥的时间为8～15h；步骤(2)h中所述真空干燥的温度为30～55℃，干燥的时间为7～10h。

[0024] 进一步地，步骤(2)中所述曲拉通X-100和环己烷的体积比为(1～5)：15，所述Mn掺杂ZnS量子点和水杨酸的质量比为(5～15)：1，所述正硅酸四乙酯、氨水和3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积比为(2～4)：(4～8)：1。

[0025] 进一步地，步骤(2)e中所述室温氮气氛下搅拌时间为15min；步骤(2)f中所述继续搅拌的时间为1～4h；步骤(2)g中所述避光搅拌的时间为10～24h。

[0026] 进一步地，步骤(2)g中所述环己烷的体积为0.4mL；步骤(2)h中所述加入丙酮的体积为20mL，离心时间为10min，所述加入水的体积为6mL，离心时间为20min。

[0027] 本发明还提供一种水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针，其特征在于，按照上述的制备方法得到。

[0028] 本发明还提供水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针的应用，用于对水样中的Cr3+进行分析检测。

[0029] 本发明的水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针及其制备方法和应用，具有以下有益效果：

[0030] 本发明以水杨酸(SA)作为稳定的荧光参比物质，Mn掺杂ZnS量子点作为荧光响应信号，并用惰性基底材料二氧化硅将两者包覆于其中，合成了具有双发射波长的比率型荧光探针QDs@SiO2@SA。当有Cr3+存在时，包裹于其内部的Mn掺杂ZnS量子点的信号会随着Cr3+浓度的变化而发生变化，而作为参比的水杨酸的信号则不会随之发生任何变化，避免了单波长荧光探针易受检测溶液物理化学环境、检测底物浓度、仪器条件变化等因素的干扰，而且兼顾了Mn掺杂ZnS量子点绿色环保、发光效率高和荧光衰减快等优点，提高了检测速率和灵敏度。另外，二氧化硅的包覆可以使荧光探针具有强的抗光漂白性、弱的生物毒性，避免生物体内大分子物质与荧光探针结合而影响荧光信号的测定，因而其定量结果更可靠，应用范围更广。

[0031] 为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

[0032] 图1中(a)和(b)是实施例1的3-巯丙基三乙氧基硅烷修饰的Mn掺杂ZnS量子点(MPTS-capped Mn:ZnS QDs)的透射电镜(TEM)图，(c)和(d)是实施例1的水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子(QDs@SiO2@SA)的透射电镜(TEM)图；

[0033] 图2是实施例1的3-巯丙基三乙氧基硅烷修饰的Mn掺杂ZnS量子点(MPTS-capped Mn:ZnS QDs)(a)和实施例1的水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子(QDs@SiO2@SA)(b)的傅里叶变换红外光谱(FTIR)图，其中Wavenumber代表波数，单位是cm-1；

[0034] 图3是实施例1的水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子(QDs@SiO2@SA)(a)和实施例1的3-巯丙基三乙氧基硅烷修饰的Mn掺杂ZnS量子点(MPTS-capped Mn:ZnS QDs)(b)的X射线衍射(XRD)图，其中2-Theta-Scale代表扫描角度；

[0035] 图4是水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子(QDs@SiO2@SA)溶液中加入19种金属离子后荧光强度的比值，其中I583/I406表示波长为583nm和波长为406nm处发射峰荧光强度的比值；

[0036] 图5是水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子(QDs@SiO2@SA)溶液中加入不同浓3+ 3+
度的Cr 后的荧光光谱图，内嵌图是加入不同浓度的Cr 后的水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子(QDs@SiO2@SA)溶液在260nm紫外光照射下的对比照片，其中Wavelength代表波长。

[0037] 图6是荧光强度的比值与Cr3+浓度之间的线性关系图，其中I583/I406表示波长为583nm和波长为406nm处发射峰荧光强度的比值；

[0038] 图7是水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子(QDs@SiO2@SA)对植物细胞内的Cr3+荧光成像图。

具体实施方式

[0039] 下面将对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员熟知的常规手段。

[0040] 实施例1

[0041] 本实施例中，水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针的制备方法，按以下步骤进行：

[0042] (1)向200mL三口烧瓶中加入25mmol ZnSO4·7H2O、2mmol MnCl2·4H2O，加80mL去离子水溶解，室温氮气氛下搅拌20min；随后逐滴加入10mL 2.5mol/L Na2S·9H2O溶液，继续搅拌30min；然后加入1.25mmol 3-巯丙基三乙氧基硅烷(MPTS)和10mL乙醇组成的混合溶液，将混合溶液持续搅拌12h；通过离心收集产物，分别用水和乙醇洗涤3次，最后在50℃下真空干燥12h，得到Mn掺杂ZnS量子点(Mn:ZnS QDs)；

[0043] (2)向圆底烧瓶中加入3.6mL曲拉通X-100(Triton X-100)和15mL环己烷，室温氮气氛下搅拌15min，得混合溶液Ⅰ；向混合溶液Ⅰ中加入100mg Mn掺杂ZnS量子点(Mn:ZnS QDs)，100μL正硅酸四乙酯(TEOS)和200μL质量分数为25％的NH3·H2O，继续搅拌2h；事先将40μL 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和10mg水杨酸(SA)溶于0.4mL环己烷中，得混合溶液Ⅱ，随后将该混合溶液Ⅱ加入到反应体系中，通入氮气确保除尽氧气，然后将烧瓶密封，避光搅拌12h；反应结束后加20mL丙酮净化，离心10min，倒掉上清液之后再加入6mL水并离心
20min，以除掉没有反应的TEOS和APTES，最后在50℃下真空干燥8h。

[0044] 实施例2

[0045] 本实施例中，水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针的制备方法，按以下步骤进行：

[0046] (1)向200mL三口烧瓶中加入25mmol ZnSO4·7H2O、1.25mmol MnCl2·4H2O，加50mL去离子水溶解，室温氮气氛下搅拌10min；随后逐滴加入10mL 2.5mol/L Na2S·9H2O溶液，继续搅拌45min；然后加入1.0mmol 3-巯丙基三乙氧基硅烷(MPTS)和10mL乙醇组成的混合溶液，将混合溶液持续搅拌8h；通过离心收集产物，分别用水和乙醇洗涤3次，最后在30℃下真空干燥15h，得到Mn掺杂ZnS量子点(Mn:ZnS QDs)；

[0047] (2)向圆底烧瓶中加入1mL曲拉通X-100(Triton X-100)和15mL环己烷，室温氮气氛下搅拌15min，得混合溶液Ⅰ；向混合溶液Ⅰ中加入50mg Mn掺杂ZnS量子点(Mn:ZnS QDs)，80μL正硅酸四乙酯(TEOS)和160μL质量分数为25％的NH3·H2O，继续搅拌1h；事先将40μL 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和10mg水杨酸(SA)溶于0.4mL环己烷中，得混合溶液Ⅱ，随后将该混合溶液Ⅱ加入到反应体系中，通入氮气确保除尽氧气，然后将烧瓶密封，避光搅拌
10h；反应结束后加20mL丙酮净化，离心10min，倒掉上清液之后再加入6mL水并离心20min，以除掉没有反应的TEOS和APTES，最后在30℃下真空干燥10h。

[0048] 实施例3

[0049] 本实施例中，水杨酸-Mn掺杂ZnS量子点复合纳米粒子比率型荧光探针的制备方法，按以下步骤进行：

[0050] (1)向200mL三口烧瓶中加入25mmol ZnSO4·7H2O、3.75mmol MnCl2·4H2O，加150mL去离子水溶解，室温氮气氛下搅拌50min；随后逐滴加入10mL 2.5mol/L Na2S·9H2O溶液，继续搅拌60min；然后加入2.0mmol 3-巯丙基三乙氧基硅烷(MPTS)和10mL乙醇组成的混合溶液，将混合溶液持续搅拌20h；通过离心收集产物，分别用水和乙醇洗涤3次，最后在55℃下真空干燥8h，得到Mn掺杂ZnS量子点(Mn:ZnS QDs)；

[0051] (2)向圆底烧瓶中加入5mL曲拉通X-100(Triton X-100)和15mL环己烷，室温氮气氛下搅拌15min，得混合溶液Ⅰ；向混合溶液Ⅰ中加入150mg Mn掺杂ZnS量子点(Mn:ZnS QDs)，160μL正硅酸四乙酯(TEOS)和320μL质量分数为25％的NH3·H2O，继续搅拌4h；事先将40μL 
3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和10mg水杨酸(SA)溶于0.4mL环己烷中，得混合溶液Ⅱ，随后将该混合溶液Ⅱ加入到反应体系中，通入氮气确保除尽氧气，然后将烧瓶密封，避光搅拌
24h；反应结束后加20mL丙酮净化，离心10min，倒掉上清液之后再加入6mL水并离心20min，以除掉没有反应的TEOS和APTES，最后在55℃下真空干燥7h。

[0052] 实施例4

[0053] 对实施例1制备的MPTS-capped Mn:ZnS QDs和QDs@SiO2@SA分别进行透射电镜、红外光谱及X射线粉末衍射图表征，结果如下：

[0054] 图1为实施例1中MPTS-capped Mn:ZnS QDs和QDs@SiO2@SA的透射电镜图。从图a、b可以看出MPTS发生自交联将Mn掺杂ZnS QDs包裹在其中，Mn掺杂ZnS QDs的粒径约为3nm。从图c、d可以看出QDS@SiO2@SA具有复合结构，聚合物层厚度约为300nm，并且在量子点周围高度粘连。

[0055] 图2为实施例1中MPTS-capped Mn:ZnS QDs和QDs@SiO2@SA的红外光谱图。从图中可以看出QDs@SiO2@SA在460cm-1，780cm-1和1047cm-1处观察到明显的红外吸收，分别对应Si-O-Si的面内弯曲振动峰、Si-O的对称和反对称伸缩振动峰，证明载体SiO2的存在。b图相比于a图在1560cm-1和1464cm-1处出现了芳香环的特征吸收峰。以上结果表明SA已被成功负载到复合纳米粒子中。

[0056] 图3为实施例1中MPTS-capped Mn:ZnS QDs和QDs@SiO2@SA的X射线粉末衍射图。QDs@SiO2@SA的X射线衍射图谱相比较MPTS-capped Mn:ZnS QDs三个最强峰位置没有发生明显变化，说明量子点已被成功负载到复合纳米粒子中。

[0057] 本发明实施例5～7中识别和光学检测性能评价按照下述方法进行：将适量QDs@SiO2@SA水溶液和一定浓度的金属离子溶液加入到5mL离心管中，摇匀后静置5min。利用在单一激发波长(260nm)下，Mn:ZnS QDs在波长583nm处的荧光强度和水杨酸在波长406处的荧光强度的比值作为检测信号。选择常见的金属离子作为对比，参与QDs@SiO2@SA的选择性研究。对Cr3+进行荧光滴定实验，并建立起检测Cr3+的荧光分析方法。最后将QDs@SiO2@SA应3+
用于植物组织中Cr 的荧光成像研究。

[0058] 实施例5

[0059] 取10mg实施例1制备的QDs@SiO2@SA溶于1L NaAc-HAc缓冲液中(0.025mol/L,pH＝7.0)，超声均匀配制0.01mg/mL QDs@SiO2@SA溶液。金属离子(Al3+,Fe3+,Cr3+,Ca2+,Zn2+,Pb2+,Hg2+,Fe2+,Co2+,Cd2+,Cu2+,Ni2+,Mn2+,Ba2+,Mg2+,Li+,K+,Na+和Ag+)配制成0.01mol/L的储备液。各取3mL QDs@SiO2@SA溶液于20个离心管中，一个作为空白对照，另外19个分别加入3μL 
0.01mol/L 19种金属离子储备液，金属离子最终浓度为1×10-5mol/L，混匀后静置5min，在最佳激发波长260nm激发下记录340～700nm范围内各样品的荧光发射光谱。如图4所示，虽然加入Hg2+、Cu2+、Pb2+也会使荧光强度比值减小，但是加入Cr3+后荧光强度的比值是最小的，接近于0。而其它金属离子的加入对荧光强度的比值影响很小，说明QDs@SiO2@SA对Cr3+有很好的选择性。

[0060] 实施例6

[0061] 分别取3mL实施例5配制的0.01mg/mL QDs@SiO2@SA溶液于12个离心管中，向其中加入不同浓度的Cr3+(2×10-9mol/L、8×10-9mol/L、4×10-8mol/L、6×10-8mol/L、8×10-8 -7 -7 -7 -7 -6 -
mol/L、1×10 mol/L、3×10 mol/L、5×10 mol/L、7×10 mol/L、1×10 mol/L、5×10
6mol/L、1×10-5mol/L)，混匀后静置5min，在最佳激发波长260nm激发下记录340～700nm范围内各样品的荧光发射光谱。如图5所示，随着Cr3+浓度的增大，水杨酸蓝色荧光基本不变，Mn:ZnS QDs的黄色荧光逐渐减弱，所以荧光发射峰的强度比值(I583/I406)随Cr3+浓度的增大
3+
而减小。根据所得的实验结果，绘制了比率型纳米荧光探针的荧光强度比值I583/I406随Cr离子浓度变化的曲线，从图6可以看出，比率型纳米荧光探针的荧光强度的比值I583/I406与Cr3+离子浓度在2×10-9～1×10-7mol/L与1×10-7～7×10-7mol/L范围内分别呈现良好的线性关系，在Cr3+离子浓度为2×10-9～1×10-7mol/L范围，线性回归方程为：y＝-0.1964x+
4.459，线性相关系数为R＝0.9997。在Cr3+离子浓度为1×10-7～7×10-7mol/L，线性回归方程为：y＝-0.02520x+2.734，线性相关系数为R＝0.9998，根据公式LOD＝3S/k计算得到最低检出限为5.7×10-10mol/L。实验结果表明，QDs@SiO2@SA作为比率荧光探针用于测定水溶液中的Cr3+有良好的线性关系，灵敏度高。

[0062] 实施例7

[0063] 卷心菜茎切片分别在0mol/L、5×10-9mol/L、5×10-8mol/L、1×10-7mol/L、5×10-7mol/L、1×10-6mol/L、5×10-6mol/L、1×10-5mol/L Cr3+溶液中孵育1h，用去离子水洗两次。
用实施例1制备的QDs@SiO2@SA配制成1mg/mL QDs@SiO2@SA溶液，随后在1mg/mL QDs@SiO2@SA溶液中孵育1h，再用去离子水洗两次。最后将卷心菜茎切片放在荧光显微镜下观察成像效果。如图7所示，当卷心菜茎与QDs@SiO2@SA共同孵育1h后，植物组织具有完整的细胞结构，观察到荧光信号定位于植物细胞的细胞质中，显示出复合纳米粒子探针具有优异的膜渗透性和小的细胞毒性。当细胞用外源性Cr3+处理之后，最开始主要表现量子点的黄色荧光，随着Cr3+浓度的增加，量子点的黄色荧光逐渐减弱，当Cr3+超过5×10-6mol/L之后主要表现水杨酸的蓝色荧光，这与在水溶液中观察到的荧光光谱非常一致。实验结果表明这种比率荧光纳米探针显示出细胞内Cr3+检测的能力，能够进行植物细胞中Cr3+的裸眼可视化检测。

[0064] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。