荧光碳量子点的制备及催化检测和指纹显现方面的研究
发布时间：2021-01-24 10:10
碳量子点材料是当今科研界研究的热点,由于其独特的尺寸以及优异的光学特性,使其在许多交叉领域备受关注。作为表面含有丰富官能团的低毒纳米材料,碳量子点可以广泛应用于传感器、生物成像、催化以及光学器件领域,本文利用水热法合成了橙色以及蓝色荧光的碳量子点,并根据各自的发光和响应性质,设计了多套金属离子检测系统、催化体系以及潜指纹显现方案。首先,利用原材料罗丹明B以水热法合成了橙色荧光碳量子点（O-CDs）,在555 nm激发下发射出位于574 nm处的橙色荧光,荧光量子效率为46%。这个可以发出强荧光的材料,具备肉眼可观的对于汞离子的荧光检测能力,汞离子的存在会使O-CDs探针产生明显的荧光猝灭信号,因此该探针平台可以用于高选择性和高灵敏度检测汞离子,同时该应用也可拓展至试纸和薄膜传感器。并且根据材料的特殊发光性质,可以将材料应用于潜指纹的显现实验中,O-CDs对于陈旧指纹以及多基底表面指纹的显现均有很好的表现。另外,选取2-巯基噻唑啉和三乙烯四胺为原材料,采用简便的水热法制备了可以发出明亮蓝色荧光,且荧光量子产率为40%的氮硫共掺杂碳量子点（N&S CDs）,可作为镉离子的荧光检测探...
【文章来源】：哈尔滨师范大学黑龙江省
【文章页数】：126 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BNS-CDs的（a）C1s,（b）N1s（c）B1s（d）S2p元素的XPS高分辨谱图
第1章绪论3（2）傅里叶变换红外光谱分析官能团组成由于CDs表面分子中组成官能团的原子总是处于不断振动的状态，它们可以选择性吸收与其振动频率相当的红外线，而不同种类的化学键吸收频率不同，所以在傅里叶变换红外光谱（FourierTransformInfrared，FTIR）中以波长（λ）或波数（σ）为横坐标可以将不同种类的化学键呈现在光谱中不同的位置上，为相应的判断提供依据。如图所示由CDs的FTIR光谱（图1-2）信息可知[28]，在1000cm-1处的伸缩振动对应了C-O-C官能团。羧酸基团的不对称和对称伸缩振动产生了位于1648cm-1和1423cm-1处的信号。位于3400cm-1处的峰可以归因于羧基和羟基的-OH伸缩振动群，FTIR谱图的分析结果表明，CDs体系表面具有丰富的羟基基团、羧酸和环氧官能团，其中以羧酸基团为主。图1-2CDs的FTIR谱图Figure1-2FTIRspectrumofCDs.1.3.2碳量子点的结构（1）拉曼光谱分析晶体结构无定型的碳构成了CDs的基本骨架，其中晶体结构域大多数为sp2和sp3杂化，通常情况下，可以观察到拉曼光谱中大概位于1350cm-1和1580cm-1位置处的两个特征峰。如图1-3a所示，可以看出NCDs（N-dopedCDs）中同时存在位于1598cm-1和1350cm-1的G峰和D峰，分别对应了sp2和sp3结构域[29]。而在N-GQDs（N-dopedGQDs）的拉曼光谱中（1-3b），G峰和D峰的位置分别位于1352cm-1和1573cm-1处[30]。
哈尔滨师范大学硕士学位论文图1-3（a）NCDs（b）N-GQDs的拉曼谱图Figure1-3Ramanspectrumof(a)NCDsand(b)N-GQDs.（2）透射电子显微镜分析形貌CDs的尺寸通常小于10nm，形貌为准球形，当然近些年也有尺寸接近60nm的CDs被发现[31]，还有少数CDs呈中空状[32]，或是sp3杂化而成的金刚石构型[33]。由于透射电子显微镜观察（TransmissionElectronMicroscope，TEM）的分辨率可以达到0.1nm，因此可以通过几百万倍的放大倍数去观察材料的超微结构，从而获得形态学信息，如尺寸、形貌以及分散状态等等，所以高分辨透射电子显微镜（High-resolutionTransmissionElectronMicroscope，HRTEM）技术可以广泛应用于CDs精细结构的观察。代表CDs材料晶体性质的晶格条纹可以分为两类，一类是在2.1~2.4（大多为2.4）之间的平面晶格间距，另一类是在3.2~3.8（大多为3.4）之间[34,35]的层间间距。根据图1-4a中HRTEM图像中的插图可计算出B-NCDs（B,NdopedCDs）的晶格间距为0.23nm，与石墨烯衍射的（100）晶面相对应。通过对大约100个粒子进行粒径统计得到的分布直方图可知，B-NCDs的尺寸范围较小，在1.5~3.5nm之间，平均尺寸为3.0nm（1-4b）[36]。图1-4CDs的（a）B-NCDs的TEM和HRTEM图（b）B-NCDs的粒径分布直方图Figure1-4(a)TEMandHRTEM(inset)imagesoftheB-NCDs,(b)sizedistributionofB-NCDs.
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于D-果糖合成的碳量子点用于金属离子的检测[J]. 孙雪花,杨娇莉,柴红梅,高楼军. 分析科学学报. 2020(01)
[2]氮硫共掺杂的荧光碳量子点在不同介质中对Fe3+的快速检测[J]. 王晓圆,张博叶,段倩倩,桑胜波. 微纳电子技术. 2020(03)
[3]碳点荧光探针的表征及其对Fe（Ⅲ）检测的应用[J]. 温金熙,汪沁,齐嘉欣,周兴平. 生物化工. 2020(01)
[4]野酸枣氮掺杂荧光碳量子点高灵敏检测Hg2+[J]. 李雪,李俊,李影影,冯素玲. 分析试验室. 2020(01)
[5]以甘蔗渣为基质硝酸回流法制备碳量子点及其性能表征[J]. 朱显会,张婷婷,李光益. 江西化工. 2019(06)
[6]新型汞离子CQDs-CuNCs比率荧光探针的构建及在螃蟹中的应用[J]. 石吉勇,李文亭,胡雪桃,史永强,邹小波. 光谱学与光谱分析. 2019(12)
本文编号：2997064
【文章来源】：哈尔滨师范大学黑龙江省
【文章页数】：126 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BNS-CDs的（a）C1s,（b）N1s（c）B1s（d）S2p元素的XPS高分辨谱图
第1章绪论3（2）傅里叶变换红外光谱分析官能团组成由于CDs表面分子中组成官能团的原子总是处于不断振动的状态，它们可以选择性吸收与其振动频率相当的红外线，而不同种类的化学键吸收频率不同，所以在傅里叶变换红外光谱（FourierTransformInfrared，FTIR）中以波长（λ）或波数（σ）为横坐标可以将不同种类的化学键呈现在光谱中不同的位置上，为相应的判断提供依据。如图所示由CDs的FTIR光谱（图1-2）信息可知[28]，在1000cm-1处的伸缩振动对应了C-O-C官能团。羧酸基团的不对称和对称伸缩振动产生了位于1648cm-1和1423cm-1处的信号。位于3400cm-1处的峰可以归因于羧基和羟基的-OH伸缩振动群，FTIR谱图的分析结果表明，CDs体系表面具有丰富的羟基基团、羧酸和环氧官能团，其中以羧酸基团为主。图1-2CDs的FTIR谱图Figure1-2FTIRspectrumofCDs.1.3.2碳量子点的结构（1）拉曼光谱分析晶体结构无定型的碳构成了CDs的基本骨架，其中晶体结构域大多数为sp2和sp3杂化，通常情况下，可以观察到拉曼光谱中大概位于1350cm-1和1580cm-1位置处的两个特征峰。如图1-3a所示，可以看出NCDs（N-dopedCDs）中同时存在位于1598cm-1和1350cm-1的G峰和D峰，分别对应了sp2和sp3结构域[29]。而在N-GQDs（N-dopedGQDs）的拉曼光谱中（1-3b），G峰和D峰的位置分别位于1352cm-1和1573cm-1处[30]。
哈尔滨师范大学硕士学位论文图1-3（a）NCDs（b）N-GQDs的拉曼谱图Figure1-3Ramanspectrumof(a)NCDsand(b)N-GQDs.（2）透射电子显微镜分析形貌CDs的尺寸通常小于10nm，形貌为准球形，当然近些年也有尺寸接近60nm的CDs被发现[31]，还有少数CDs呈中空状[32]，或是sp3杂化而成的金刚石构型[33]。由于透射电子显微镜观察（TransmissionElectronMicroscope，TEM）的分辨率可以达到0.1nm，因此可以通过几百万倍的放大倍数去观察材料的超微结构，从而获得形态学信息，如尺寸、形貌以及分散状态等等，所以高分辨透射电子显微镜（High-resolutionTransmissionElectronMicroscope，HRTEM）技术可以广泛应用于CDs精细结构的观察。代表CDs材料晶体性质的晶格条纹可以分为两类，一类是在2.1~2.4（大多为2.4）之间的平面晶格间距，另一类是在3.2~3.8（大多为3.4）之间[34,35]的层间间距。根据图1-4a中HRTEM图像中的插图可计算出B-NCDs（B,NdopedCDs）的晶格间距为0.23nm，与石墨烯衍射的（100）晶面相对应。通过对大约100个粒子进行粒径统计得到的分布直方图可知，B-NCDs的尺寸范围较小，在1.5~3.5nm之间，平均尺寸为3.0nm（1-4b）[36]。图1-4CDs的（a）B-NCDs的TEM和HRTEM图（b）B-NCDs的粒径分布直方图Figure1-4(a)TEMandHRTEM(inset)imagesoftheB-NCDs,(b)sizedistributionofB-NCDs.
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于D-果糖合成的碳量子点用于金属离子的检测[J]. 孙雪花,杨娇莉,柴红梅,高楼军. 分析科学学报. 2020(01)
[2]氮硫共掺杂的荧光碳量子点在不同介质中对Fe3+的快速检测[J]. 王晓圆,张博叶,段倩倩,桑胜波. 微纳电子技术. 2020(03)
[3]碳点荧光探针的表征及其对Fe（Ⅲ）检测的应用[J]. 温金熙,汪沁,齐嘉欣,周兴平. 生物化工. 2020(01)
[4]野酸枣氮掺杂荧光碳量子点高灵敏检测Hg2+[J]. 李雪,李俊,李影影,冯素玲. 分析试验室. 2020(01)
[5]以甘蔗渣为基质硝酸回流法制备碳量子点及其性能表征[J]. 朱显会,张婷婷,李光益. 江西化工. 2019(06)
[6]新型汞离子CQDs-CuNCs比率荧光探针的构建及在螃蟹中的应用[J]. 石吉勇,李文亭,胡雪桃,史永强,邹小波. 光谱学与光谱分析. 2019(12)
本文编号：2997064
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