熒光碳點(diǎn)的制備、表征及應(yīng)用.pdf

1、熒光碳點(diǎn)(CDs)是一種直徑小于10 nm的新型碳納米材料,因其毒性低、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、具有優(yōu)異的水溶性、耐光漂白和易于功能化等特點(diǎn),而成為碳納米家族的研究熱點(diǎn)。碳點(diǎn)這些優(yōu)異性能使它在生物標(biāo)記、環(huán)境分析、光電傳感等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。當(dāng)前,碳點(diǎn)的制備和應(yīng)用還處于起步階段,碳點(diǎn)的制備大多需要昂貴的試劑和復(fù)雜的反應(yīng)條件,熒光量子產(chǎn)率較低。本文分別探索了以馬鈴薯和納米石墨為碳源,通過簡易的水熱法和超聲法制備了熒光性能優(yōu)異的熒光碳點(diǎn),通過表征研

2、究了碳點(diǎn)的光學(xué)和結(jié)構(gòu)性質(zhì),并探索了碳點(diǎn)在生化分析中的應(yīng)用。論文的主要研究內(nèi)容概括如下:
　　(1)以馬鈴薯為碳源,通過水熱法一步制備熒光碳點(diǎn)。探究了水熱溫度、水熱時(shí)間、馬鈴薯添加量、pH等因素對(duì)制備碳點(diǎn)的影響。制備的碳點(diǎn),直徑約為2~3 nm,在水中有良好的分散性。在280 nm附近具有強(qiáng)的光吸收特征,其溶液在紫外燈照射下可以發(fā)出明亮的藍(lán)色熒光,且具有較高的熒光量子產(chǎn)率(14％)。還討論了該碳點(diǎn)形成的熒光機(jī)理。此外,采用其它蔬菜、

3、水果、花瓣等生物質(zhì)作為碳源水熱法制備,也獲得了具有較好熒光性能的碳點(diǎn)。這為以后大批量生產(chǎn)生物相容性良好的水溶性碳點(diǎn)提供了可能性。
　　(2)創(chuàng)建一種以納米石墨為碳源,通過超聲法制備熒光碳點(diǎn)的新方法。利用實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的磁力研磨機(jī),把鱗片石墨研磨成具有片層結(jié)構(gòu)的納米石墨,先在強(qiáng)酸環(huán)境中氧化,然后通過超聲波的切割作用得到熒光碳點(diǎn)。得到的碳點(diǎn)尺寸大約在1~4 nm范圍內(nèi),在300 nm處有較強(qiáng)的光吸收,其表面含有大量含氧官能團(tuán),熒光量子

4、產(chǎn)量為18%。
　　(3)銅離子(Cu2+)和L-半胱氨酸(L-Cys)的異常水平是許多疾病的指標(biāo),本文以本實(shí)驗(yàn)室自制的碳點(diǎn)作為熒光探針,對(duì)銅離子和L-半胱氨酸進(jìn)行高靈敏度和高選擇性的檢測(cè)。Cu2+能通過電荷轉(zhuǎn)移過程淬滅CDs的熒光。當(dāng)在CDs-Cu2+體系中加入L-半胱氨酸,由于Cu2+和它的硫醇基團(tuán)的結(jié)合,可以從CDs的表面上去除Cu2+,從而有效地恢復(fù)淬滅。CDs和CDs-Cu2+體系的熒光強(qiáng)度分別與Cu2+濃度和L-半胱氨