基于氮掺杂碳量子点修饰空心二氧化硅的比率型荧光pH传感器研究

为解决传统荧光传感器易受环境干扰和激发光强度波动影响的问题，研究人员开发了一种新型双发射比率型荧光pH传感器。通过将氮掺杂碳量子点(NCQDs)修饰于空心二氧化硅(HSiO2)表面并耦合5-甲氧基-2-(吡啶基)噻唑(MPT)，实现在480 nm和360 nm的双特征发射。该传感器在pH 3-9范围内表现出优异的比率响应特性，480 nm荧光显著淬灭而360 nm保持稳定，兼具可逆性和光稳定性，为精准pH监测提供了新策略。

　　

这项突破性研究展示了一种精巧的纳米杂化材料设计——空心二氧化硅(HSiO₂)球体表面镶嵌着闪闪发光的氮掺杂碳量子点(NCQDs)，再披上5-甲氧基-2-(吡啶基)噻唑(MPT)分子的"智能外衣"。当被单一波长激发时，这个纳米尺度的"荧光双子星"会同时发射出480 nm蓝光和360 nm紫外光，就像分子级别的信号灯系统。

研究发现随着pH值升高，480 nm处的蓝光会像被逐渐拧暗的灯泡般减弱，而360 nm的紫外光则稳如磐石。通过计算这两个波长的荧光强度比值(I₄₈₀/I₃₆₀)，研究人员建立了一个精准的pH标尺，能在3-9的宽范围内实现定量检测。这种设计巧妙地结合了NCQDs的pH敏感性"探头"和MPT的稳定"参照物"，有效抵消了环境干扰。

更令人振奋的是，这个纳米传感器展现出惊人的"记忆能力"——经过多次酸碱循环后仍能恢复初始信号，且连续光照下荧光强度几乎不衰减。这种性能优异的比率型pH传感器，为生物体内pH监测和环境水质检测等领域提供了新的技术路径。