杂原子共掺杂碳点的制备及其在金属离子检测中的应用

发布时间：2016-11-26 02:21

  本文关键词：碳基荧光材料的制备、发光机理及水相应用，由笔耕文化传播整理发布。

《河南师范大学》 2015年

杂原子共掺杂碳点的制备及其在金属离子检测中的应用

徐攀攀  

【摘要】：碳点是一类粒径一般小于10 nm的新型碳材料。它具有优异的光学性能,可调的激发和发射行为,较高的荧光稳定性,较低的毒性和良好的生物相容性,在越来越多的领域中得到了广泛的应用,逐渐成为纳米碳材料中的一颗新星。目前,人们致力于探索制备高量子产率碳点的方法。离子液体一般都含有较大体积的有机含氮阳离子,既可以作为含碳的原料,也可以作为含氮的原料,是合成氮掺杂碳点的一种理想的前驱体。基于此,本文对离子液体在共掺杂碳点的制备方面进行了初步探索。主要研究内容和创新如下:1.利用浓硫酸碳化1-丁基-3-甲基咪唑2-氨-3-巯基丙酸盐([C4mim][Cys])离子液体,制备了氮/硫共掺杂碳点(N/S-CDs)。利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱研究了碳点的光学性能。所制备的N/S-CDs具有较好的水溶性,较高的抗光漂白性和依赖激发波长变化的荧光发射行为。N/S-CDs中掺杂的硫元素以两种形式存在:噻吩硫和硫的氧化物。前者来自于前驱体[C4mim][Cys],后者来自于硫酸。此外,用所制备的碳点作为荧光探针,检测了水溶液中的Cu2+,具有较好的回收率。2.利用水热法处理[C4mim][Cys]离子液体和聚乙二醇PEG2000N制备了氮/硫共掺杂碳点(N/S-CDs)。实验结果表明随着反应时间的延长,碳点的粒径逐渐变小,从无定型转变为有晶型结构的碳点,同时碳点的量子产率也随之增大,高温有利于高量子产率碳点的形成。制备过程中,加入的水的量对碳点的量子产率也有很大的影响。通过对比两种碳点(N-CDs和N/S-CDs)的性能和结构,探究了掺杂的硫元素对碳点光学性能的影响。结果表明N/S-CDs中掺杂的硫元素协同氮共同促进了碳点量子产率的提高。此外,用所制备的N/S-CDs作为荧光探针,检测了水溶液中的Hg2+,具有较高的选择性和灵敏度。3.利用水热法处理1-丁基-3-甲基咪唑溴([C4mim][Br])离子液体和聚乙二醇PEG2000N,制备了水溶性的、氮/溴共掺杂碳点(N/Br-CDs),建立了一种操作简便、绿色环保的制备高量子产率碳点的新方法。所制备的碳点具有较高的抗光漂白性和依赖激发波长变化的荧光发射特性,同时还具有上转换荧光性能。碳点的量子产率高达51.7%,明显高于用同样的方法处理[C4mim][Cys]离子液体所制备的碳点(N/S-CDs)的量子产率(13.71%)。可能的原因是氮/溴共掺杂碳点中溴原子的引入,在某种程度上改变了碳点的表面结构或者促进了发光基团的产生,表面修饰剂PEG的功能化修饰也起到了促进作用。该方法的建立为杂原子共掺杂的、高量子产率碳点的制备开辟了一条简便、环境友好的合成路线。

【关键词】：
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ127.11
【目录】：

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