食品品质荧光快速检测技术

第1章 半导体量子点荧光传感快速检测技术及应用

 1.1 半导体量子点的定义

 1.2 半导体量子点的特性

 1.3 半导体量子点的制备方法

 1.3.1 金属有机相合成法

 1.3.2 水相胶体合成法

 1.3.3 其他方法

 1.4 半导体量子点的分类

 1.4.1 单一量子点

 1.4.2 核壳量子点

 1.4.3 掺杂量子点

 1.5 半导体量子点的表面修饰

 1.5.1 半导体量子点的疏水性修饰

 1.5.2 半导体量子点的亲水性修饰

 1.6 半导体量子点荧光传感检测技术

 1.6.1 半导体量子点的发光机制

 1.6.2 半导体量子点光催化的机制

 1.6.3 半导体量子点荧光共振能量转移机制

 1.6.4 半导体量子点的荧光传感检测应用

 1.7 金属量子点在食品品质检测中的应用

 1.7.1 食源性致病菌检测

 1.7.2 蛋白质检测

 1.7.3 风味化合物检测

 1.7.4 农兽药残留检测

 1.7.5 加工过程危害物检测

 1.8 展望

 参考文献

第2章 碳量子点荧光传感快速检测技术及应用

 2.1 碳量子点的定义

 2.2 碳量子点的特性

 2.2.1 紫外-可见吸收光

 2.2.2 光致发光

 2.2.3 上转换发光

 2.2.4 激发/pH依赖性

 2.2.5 光稳定性

 2.2.6 毒性

 2.3 碳量子点的来源及制备方法

 2.3.1 自上而下法

 2.3.2 自下而上法

 2.4 碳量子点荧光传感检测技术

 2.5 碳量子点在食品品质检测中的应用

 2.5.1 农药残留检测

 2.5.2 抗生素及兽药残留检测

 2.5.3 生物毒素检测

 2.5.4 食源性致病菌检测

 2.5.5 金属离子检测

 2.5.6 食品添加剂检测

 2.5.7 食品中其他营养成分检测

 2.6 展望

 参考文献

第3章 石墨烯量子点荧光传感快速检测技术及应用

 3.1 石墨烯量子点的定义

 3.2 石墨烯量子点的理化性质

 3.2.1 光学特性

 3.2.2 细胞毒性

 3.2.3 电催化活性

 3.2.4 电化学发光

 3.2.5 界面活性

 3.3 石墨烯量子点的制备方法

 3.3.1 尺寸大小调谐

 3.3.2 表面化学调整策略

 3.4 石墨烯量子点荧光传感检测技术

 3.4.1 生物成像技术

 3.4.2 生物性材料检测技术

 3.4.3 荧光检测机制

 3.5 石墨烯量子点在食品品质检测中的应用

 3.5.1 无机离子检测

 3.5.2 有机小分子检测

 3.6 展望

 参考文献

第4章 上转换荧光纳米材料传感快速检测技术及应用

 4.1 上转换荧光纳米材料的定义

 4.2 上转换荧光纳米材料的特性

 4.2.1 上转换荧光纳米材料的光学特性

 4.2.2 上转换荧光纳米材料的化学特性

 4.2.3 上转换荧光纳米材料的生物相容性

 4.3 上转换荧光纳米材料的制备方法

 4.3.1 上转换荧光纳米材料的合成方法

 4.3.2 上转换荧光纳米材料的改性和修饰方法

 4.3.3 上转换荧光纳米材料的表征

 4.4 上转换荧光纳米材料传感检测技术

 4.4.1 基于荧光共振能量转移的传感

 4.4.2 基于辐射能量转移的传感

 4.4.3 基于电子转移的传感

 4.4.4 基于非能量转移的传感

 4.5 上转换荧光纳米材料在食品品质检测中的应用

 4.5.1 农药残留检测

 4.5.2 兽药残留检测

 4.5.3 生物毒素检测

 4.5.4 食源性致病菌检测

 4.5.5 重金属检测

 4.5.6 其他化学危害物检测

 4.5.7 食品中其他成分检测

 4.6 展望

 参考文献

第5章 有机荧光探针传感快速检测技术及应用

 5.1 有机荧光探针的定义

 5.2 有机荧光探针的特性

 5.3 有机荧光探针的设计原理

 5.3.1 结合型荧光探针

 5.3.2 化学反应型荧光探针

 5.3.3 置换型荧光探针

 5.4 有机荧光探针的响应机制

 5.4.1 静态猝灭

 5.4.2 动态猝灭

 5.4.3 分子内电荷转移

 5.4.4 内滤效应

 5.4.5 聚集诱导发光

 5.4.6 跨键能量转移

 5.4.7 激发态分子内质子转移

 5.5 有机荧光探针在食品品质检测中的应用

 5.5.1 金属阳离子检测

 5.5.2 阴离子检测

 5.5.3 有机物检测

 5.6 展望

 参考文献

第6章 聚集诱导发光荧光探针传感快速检测技术及应用

 6.1 聚集诱导发光荧光探针的定义和机制

 6.1.1 聚集诱导发光荧光探针的定义

 6.1.2 聚集诱导发光荧光探针的机制

 6.2 聚集诱导发光荧光探针的设计策略

 6.2.1 AIE分子探针和AIE纳米颗粒探针

 6.2.2 AIE体系

 6.3 聚集诱导发光荧光探针传感检测技术

 6.3.1 溶解度的变化

 6.3.2 静电相互作用

 6.3.3 氢键

 6.3.4 疏水相互作用

 6.4 聚集诱导发光荧光探针在食品品质检测中的应用

 6.4.1 小分子检测

 6.4.2 大分子检测

 6.4.3 病原体检测

 6.4.4 离子检测

 6.4.5 其他应用

 6.5 展望

 参考文献

第7章 多维光学传感技术及应用

 7.1 多维光学传感技术的定义

第1章半导体量子点荧光传感快速检测技术及应用　　1.1半导体量子点的定义　　半导体量子点（quantum dots，QDs）又称半导体纳米晶体（nanocrystals，NCs），简称量子点，是物理尺寸小于激子玻尔半径的一种准零维的纳米材料，其三个维度的尺寸为1～100nm。由于其尺寸较小，量子点内部电子在各方向的运动都受到明显的局部限制，所以量子点的量子限制效应特别明显[1]。当其尺寸下降到某一个值时，量子点因存在不连续的*低未占和*高占据分子轨道能级，从而使其带隙变宽。量子点通常是由Ⅱ-Ⅵ族元素（如CdTe、CdS、CdSe、ZnSe等）或Ⅲ-Ⅴ族元素（如InAs、InP等）组成的，也可以由两种或两种以上的复合材料组成核壳包裹结构的纳米颗粒（如CdSe/ZnS、CdS/ZnS、CdSe/CdS、CdS/HgS/Cd等），一般为球形或类球形，是一种能够接受激发光产生荧光或磷光的半导体纳米颗粒。　　1.2半导体量子点的特性　　与传统的有机荧光染料相比，量子点作为一种新型的荧光纳米材料，具有独*的光学特性，如有机荧光分子的光谱半峰宽是量子点的3倍，其单个颗粒的荧光强度却只有量子点的1/20[2]。通过改变量子点颗粒大小，量子点的光谱峰位置在可见光范围内是连续可调的。量子点的激发范围很宽，发射波长相对较窄，可以实现同一个激发波长同时激发位于不同发射波长的量子点。也就是说，量子点具有发射峰可调且带隙狭窄、吸收谱宽、光稳定性强及发光效率高等特点。　　量子点所表现出的光学性质及其独*的电子性质赋予了新的荧光团作为生物染料、荧光蛋白和镧系螯合物的各种优势。量子点显示出广泛的发射光谱，允许通过宽波长范围激发，这一特性可以实现利用单一波长同时激发量子点具有不同颜色的发射波长。规则的颜色同样具有宽的发射光谱，这意味着不同颜色的光谱可以在很大程度上显示出来。这表明荧光材料可以与独*的天然粒子结合，以分析其荧光性质。令人惊讶的是，具有窄发射光谱的量子点可以通过核心尺寸的变化和不同的结构以相对简单的方式被抑制。量子点通过吸收单个光子产生多个激子（光诱导的电子-空穴对），量子点的量子限制效应增加了价带和导带中能级之间的能隙，进而导致价带和导带的分离，从而有效地增强了多重激子过程，并抑制了光子冷却机制。半导体量子点在各个领域的优势包括光催化、光制热、化学传感、能量储存、多维联用。众多优异的光学性质决定了量子点在化学、生物、医学和分析检测等领域具有广泛的应用前景[3-6]。　　量子点与有机染料的不同之处主要体现在以下13个方面。　　（1）量子点从吸收边带至紫外区逐渐增加，对激发波长的选择范围宽，第一激子吸收峰为10-6～10L/(mol cm)；不同有机染料之间吸收带不连续，半峰宽35nm或80～100nm。　　（2）量子点的摩尔吸光系数随着波长降低而增加，尺寸较大的量子点摩尔吸光系数较大；有机染料的摩尔吸光系数为2.5×104～2.5×105L/(mol cm)。　　（3）量子点的发射光谱对称，呈高斯分布，半峰宽30～90nm；有机染料的发射光谱不对称，在长波处有拖尾，半峰宽70～100nm。　　（4）对于发射峰位于可见区的量子点，其斯托克斯位移大于50nm；一般情况下有机染料的斯托克斯位移小于50nm。　　（5）可见区量子点的荧光量子产率为0.1%～0.8%，近红外区量子点的荧光量子产率为0.2%～0.7%；可见区有机染料的荧光量子产率为0.5%～1.0%，近红外区有机染料的荧光量子产率为0.05%～0.2