隨著納米科技的飛速發(fā)展，納米材料憑借其與宏觀材料截然不同的物理化學性質，已成

為化學與料科學領域的研究熱點。從用于光電器件的量子點、催化領域的納米金屬顆粒，到生物醫(yī)學領域的熒光納米探針，納米材料的功能實現(xiàn)與其微觀結構、表面狀態(tài)及光學性能密切相關。因此，建立精準、高效的納米材料表征方法，是揭示其結構-性能內在聯(lián)系、指導材料設計與合成的關鍵。

目前，納米材料表征常用的技術包括X射線衍射（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）等，這些技術雖能有效分析納米材料的晶體結構與形貌尺寸，但在光學性能定量分析、表面動態(tài)變化監(jiān)測等方面存在局限性。例如，TEM雖可直觀觀察納米顆粒的粒徑分布，但無法直接反映其熒光發(fā)射特性；XRD僅能提供晶體結構信息，難以捕捉納米材料表面修飾過程中的實時變化。

熒光光譜技術作為一種靈敏的光學表征手段，可通過分析納米材料的熒光發(fā)射峰位置、強度、半峰寬及熒光壽命等參數(shù)，快速獲取其光學性能、表面電子態(tài)及分子相互作用等信息。博清生物科技（南京）有限公司研發(fā)的熒光計作為一款集高靈敏度、高分辨率與快速檢測于一體的專業(yè)熒光分析儀器，具備寬波長范圍檢測、低檢出限、實時掃描等優(yōu)勢，為納米材料的光學表征提供了新的技術支撐。

一、實驗部分

（一）實驗材料與試劑

納米材料：CdSe/ZnS核殼量子點；檸檬酸修飾納米金；氮摻雜石墨烯量子點。材試劑：無水乙醇；去離子水；巰基乙酸；磷酸鹽緩沖液。

（二）儀器設備

1、主要表征儀器：博清生物熒光計，掃描速度可調，配備溫度控制模塊；透射電子顯微鏡，用于驗證納米材料的形貌與粒徑；X射線衍射儀，用于分析納米材料的晶體結構。

2、輔助設備：超聲波清洗儀；分析天平；超純水機。

（三）實驗方法

1、納米材料的預處理

量子點：將不同粒徑的 CdSe/ZnS量子點用無水乙醇稀釋至濃度為1μmol/L，超聲分散 10min，靜置至溶液澄清，備用。

納米金：將自制的15nm、30nm檸檬酸修飾納米金用去離子水稀釋至OD520=0.5，超聲處理5min，備用；取部分納米金溶液，加入不同濃度的巰基乙酸（TGA），室溫孵育0-60min，用于表面修飾動態(tài)監(jiān)測。

石墨烯量子點：將水熱法合成的NGQDs用PBS緩沖液（pH=7.4）稀釋至濃度為0.5mg/mL，超聲分散15min，過0.22μm濾膜，去除團聚顆粒，備用。

2、熒光光譜測定

激發(fā)光譜與發(fā)射光譜掃描：使用博清生物熒光計，對預處理后的納米材料溶液進行激發(fā)光譜與發(fā)射光譜掃描。其中，量子點的激發(fā)波長設定為365nm，發(fā)射波長掃描范圍為400-700nm；納米金的激發(fā)波長設定為450nm，發(fā)射波長掃描范圍為500-650nm；NGQDs的激發(fā)波長設定為320nm，發(fā)射波長掃描范圍為400-550nm。掃描速度設定為500nm/min，狹縫寬度為5nm，每個樣品重復測定3次，取平均值。

熒光強度穩(wěn)定性監(jiān)測：選取NGQDs溶液為研究對象，在激發(fā)波長320nm、發(fā)射波長450nm 條件下，使用博清生物熒光計的實時監(jiān)測功能，連續(xù)記錄60min內熒光強度的變化，采樣間隔為1min，分析儀器對納米材料熒光穩(wěn)定性的監(jiān)測能力。

3、熒光量子產率計算

以熒光素鈉（乙醇溶液，量子產率Φstd=0.95）為標準物質，采用相對法計算納米材料的熒光量子產率。使用博清生物熒光計分別測定標準物質與樣品的熒光發(fā)射光譜，根據(jù)公式計算樣品的熒光量子產率：

Φsample=Φstd×(Isample/Istd)×(Absstd/Abssample)×(ηsample2/ηstd2)

其中，Φsample為樣品的熒光量子產率，Φstd為標準物質的熒光量子產率，Isample、Istd分別為樣品與標準物質的熒光發(fā)射積分強度，Abssample、Absstd分別為樣品與標準物質在激發(fā)波長處的吸光度（控制吸光度<0.1，避免自吸收），ηsample、ηstd分別為樣品與標準物質溶劑的折射率。

4、熒光壽命測量

使用博清生物熒光計的時間分辨熒光功能，對 CdSe/ZnS量子點（粒徑3.5nm）與NGQDs進行熒光壽命測量。激發(fā)波長分別設定為365nm（量子點）與320nm（NGQDs），發(fā)射波長分別設定為520nm（量子點）與450nm（NGQDs），采用時間相關單光子計數(shù)（TCSPC）技術，記錄熒光衰減曲線，使用儀器自帶的擬合軟件進行雙指數(shù)擬合，計算熒光壽命τ1、τ2及相應的權重系數(shù)α1、α2，最終以平均熒光壽命τavg=α1τ1+α2τ2表示。

四、結論

博清生物科技（南京）有限公司研發(fā)的熒光計在化學與材料科學領域納米材料表征中的應用，通過對CdSe/ZnS量子點、納米金、氮摻雜石墨烯量子點等典型納米材料的熒光光譜、熒光量子產率、熒光壽命及表面修飾動態(tài)過程的分析，得出以下結論：

1、博清生物熒光計可精準捕捉納米材料的尺寸依賴性熒光特性，通過熒光發(fā)射峰位移實現(xiàn)對量子點粒徑的快速評估，且能靈敏監(jiān)測納米金表面修飾過程中的光學性能變化，為納米材料的結構與表面狀態(tài)分析提供高效手段。

2、該儀器在熒光量子產率與壽命的定量分析中具有較高的準確性，測定結果與文獻值偏差小，可有效區(qū)分納米材料不同發(fā)光位點的熒光壽命，為探究納米材料的光學性能與發(fā)光機理提供可靠數(shù)據(jù)。

3、博清生物熒光計憑借高靈敏度、快速檢測、多參數(shù)分析及溫度可控等優(yōu)勢，在納米材料表征領域具有廣闊應用前景，尤其適用于低濃度納米材料分析、表面動態(tài)過程監(jiān)測及溫度響應特性研究。

未來，可進一步拓展博清生物熒光計在納米材料原位表征（如納米材料合成過程中的實時監(jiān)測）、多組分納米復合材料光學性能分析等領域的應用，同時結合其他表征技術，構建更全面的納米材料表征體系，為化學與材料科學領域中納米材料的研究與應用提供更強有力的技術支撐。