杂原子掺杂碳点的制备及其对金属离子的传感研究

发布时间：2020-10-18 07:52

　　 碳点是一种尺寸小于10nm的近球形的新型零维碳纳米粒子,作为碳纳米家族的新星,因其具有毒性低、水溶性和生物相容性好、抗光漂白等特点,而在生物成像、传感、药物携带等领域有广泛的应用前景。金属污染严重威胁着环境安全和人类的健康,因此重金属检测技术的研究越来越受到重视。碳点荧光探针因碳量子点水溶性、光稳定性良好,合成方法简单环保,毒性较低,且易于化学改性,在快速定性定量检测水样中重金属离子方面具有极大的价值。本文以不同碳源和合成方法制备了性能优良的荧光碳点,构建了两种基于碳点的荧光传感器,实现了对特定金属离子的选择性荧光检测。具体研究内容如下:(1)以乙醇胺为碳源,离子液(1-羧乙基-3-甲基咪唑氯盐)为修饰剂,热解法制备了在紫外灯照射下发蓝色荧光的掺氮碳点。TEM、XPS、TGA等表征结果说明合成的碳点表面含有羟基、氨基等官能团,荧光碳量子点粒径为7.8 nm,量子产率为17.93%,具有良好的水溶性。基于Cr6+对碳点的荧光具有明显的淬灭作用,设计了检测Cr6+的荧光探针,碳点的荧光淬灭效率与Cr6+浓度在0.2-2μM 和2-40 μM范围内呈现良好的线性关系,检测限为0.018μM和0.25μM。可实现对自来水中Cr6+的荧光检测,检测范围为0.2-2μM和 2-60μM,检测限为 0.048μM和 0.40μM,再现率为 102.1%-106.0%。(2)采用葡萄糖酸为碳源,二硫代草酰胺为掺氮掺硫修饰剂,水热法制备了在紫外灯照射下发蓝色荧光的氮、硫共掺碳点,并对其合成条件进行了简单的优化。采用多种表征手段分析了合成碳点的结构和性质,证实了合成的碳点表面含有氨基、羟基等官能团,氮、硫共掺碳点粒径在3.42 nm左右。该氮、硫共掺碳点在Hg2+和Pb2+存在的情况下发生荧光淬灭,Pb2+和P2O74-可生成极为稳定的络离子[Pb(P207)2]6-,因此用P2074-将Pb2+掩蔽后,可实现对Hg2+的选择性荧光检测。Hg2+在浓度为0-20μM范围内与碳点荧光淬灭效率呈现线性关系,检测限为0.338 μM。可对自来水中的Hg2+进行检测,Hg2+浓度在0-50 μM范围内与碳点荧光淬灭效率呈现线性关系,检测限为0.981μM。同理,用T将Hg2+掩蔽后可实现Pb2+的选择性荧光检测。Pb2+浓度在0-1μM和1-25μM范围内与碳点荧光淬灭效率呈现线性关系,检测限分别为0.109μM和0.781 μM。可对自来水中的Pb2+进行检测,Pb2+在浓度为0-1μM和1-30 μM浓度范围内与荧光淬灭效率呈现线性关系,检测限分别为0.144 μM和0.697 μM。
【学位单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O657.3;TB383.1
【部分图文】：

乙醇胺作为碳i}!制备掺氮碳点Inl

图１－３含羟基的氨基化合物为修饰剂制备碳点［Ｍ］??２０１７年，Ｍａｄｒａｋｉａｎ等人［１６］用葡萄糖酸作碳源，Ｎ－甲基乙二胺作掺氮剂水热法得到??

图１４葡萄糖酸作为碳源制备碳点［Ｍｉ］??２０１８年，黄振钟等人［１７］用葡萄糖酸作碳源采用微波法、热解法和水热溶液法合成??
【参考文献】

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1 王莉;吕婷;阮枫萍;邓德刚;徐时清;;水热法制备的荧光碳量子点[J];发光学报;2014年06期

本文编号：2846029