生物质纤维素基碳量子点的功能化制备及应用研究
发布时间：2021-08-03 11:50
碳量子点独特的纳米结构赋予了其优秀的荧光特性和生物相容性,在生化传感、成像分析及细胞靶向等领域具有很好的应用潜力。以生物质材料为初始碳源制备得到生物质碳量子点,不仅可以有效地降低原材料成本,实现废弃资源的高质量循环使用,而且具有优异的生物相容性和荧光发射稳定性,已受到研究者的广泛关注。然而,目前有关生物质碳量子点的研究存在以下3个主要问题:（1）荧光量子产率偏低;（2）收率较低;（3）荧光发射波长局限于短波长的蓝色荧光发射,不适合规模化制备。针对以上问题,本论文试图通过寻找高效制备方法和功能化调控微观结构,以期达到提高生物质碳量子点荧光特性,拓展其应用范围的目的。本文主要以大自然界中储量丰富的生物质纤维素材料为初始碳源,探索了催化燃烧法制备氮/硫双掺杂碳量子点。在此基础上,设计制备了可用于金属离子检测的功能化碳量子点荧光智能水凝胶。最后,通过调控碳化掺杂工艺及纳米化过程,成功获得了荧光发射可调生物质碳量子点,并实现了细胞多彩荧光成像。本文主要内容包括以下三个部分:（1）提出“催化燃烧法”制备生物质纤维素基氮/硫双掺杂碳量子点的新方法;论文首先以生物质纤维素材料（柳絮、杂草、秸秆、树叶、...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 碳量子点概述
1.2.1 碳量子点的组成与结构
1.2.2 碳量子点的基本光学特性
1.2.3 生物相容性和低细胞毒性
1.3 碳量子点的制备方法
1.3.1 热解碳化法
1.3.2 微波法
1.3.3 水热法
1.3.4 燃烧法
1.4 生物质碳量子点的研究进展
1.4.1 提升生物质碳量子点量子产率
1.4.2 调节生物质碳量子点荧光发射
1.4.3 生物质碳量子点常见的应用
1.4.4 生物质碳量子点潜在应用开发
1.5 本课题的提出及主要研究内容
1.5.1 课题的提出
1.5.2 主要研究内容
参考文献
第二章 氮/硫双掺杂生物质碳量子点的制备及荧光传感应用
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料
2.2.2 氮/硫双掺杂生物质碳量子点的制备
2.2.3 测试与表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 N/S-CDs的形貌与结构分析
2.3.2 N/S-CDs与传统生物质碳量子点的对比分析
2.3.3 N/S预处理体系的作用机理探讨及普适性研究
2.3.4 N/S-CDs的光学特性
2.3.5 N/S-CDs应用于水溶液中铁离子检测
2.3.6 HeLa细胞内荧光成像及铁离子检测
2.4 结论
参考文献
第三章 碳量子点复合荧光水凝胶的制备及铁离子检测应用
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料
3.2.2 实验步骤
3.2.3 测试与表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 N/S-CDs的PEI功能化处理
3.3.2 PEI-CDs的形貌及结构分析
3.3.3 PEI-CDs的光学特性
3.3.4 荧光智能水凝胶的凝胶过程
3.3.5 PEI-CDs与 MCC水凝胶之间的相互作用
3.3.6 荧光智能水凝胶的光学特性
3.3.7 荧光智能水凝胶应用于水溶液中铁离子检测
3.3.8 荧光智能水凝胶应用于真实水样中铁离子检测
3.4 结论
参考文献
第四章 生物质碳量子点的荧光调控及细胞多彩成像
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料
4.2.2 荧光可调生物质碳量子点的制备
4.2.3 测试与表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 生物质纤维素材料碳化过程中微观结构的演变
4.3.2 荧光可调碳量子点的光学特性
4.3.3 荧光可调碳量子点的形貌与结构分析
4.3.4 荧光可调碳量子点不同荧光发射颜色的起源
4.3.5 细胞毒性测试及细胞多彩成像
4.4 结论
参考文献
第五章 全文总结
攻读博士期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳量子点的绿色合成及其与Fe3+的相互作用[J]. 孟岩,李巧燕,张月菡,陈汝,孙一宁,陈立钢. 分析科学学报. 2019(01)
[2]荧光碳量子点的制备与生物医学应用研究进展[J]. 郭振振,唐玉国,孟凡渝,李力,杨大威. 中国光学. 2018(03)
[3]基于氮掺杂碳量子点荧光猝灭效应检测Fe3+[J]. 邓祥意,冯雅丽,李浩然,杜竹玮,滕青,康金星,王洪君. 分析化学. 2017(10)
[4]碳量子点的合成、性质及应用[J]. 高雪,孙靖,刘晓,王华,韩金玉. 化工进展. 2017(05)
[5]N掺杂碳量子点光稳定剂的制备及光学性能[J]. 王子儒,张光华,郭明媛. 发光学报. 2016(06)
[6]碳量子点荧光猝灭法检测铁离子[J]. 刘雪萍,杨娟,白燕. 分析化学. 2016(05)
[7]一步合成硫、氮共掺杂的碳量子点及其在Fe3+检测中的应用[J]. 张文宇,常青,周雨锋,魏志佳,李凯凯,胡胜亮. 发光学报. 2016(04)
[8]不同活化温度下粘胶基炭纤维的拉曼光谱研究[J]. 程朝歌,石彦平,陈师,吴琪琳. 炭素技术. 2016(01)
[9]微波法制备丙三醇碳量子点并用作Fe3+探针[J]. 张静,江玉亮,程钰,顾玮瑾,王炳祥. 高等学校化学学报. 2016(01)
[10]碳量子点的合成、性质及其应用[J]. 李婷,唐吉龙,方芳,房丹,方铉,楚学影,李金华,王菲,王晓华,魏志鹏. 功能材料. 2015(09)
博士论文
[1]高荧光碳量子点负载光敏剂的合成及其性能研究[D]. 杨焜.军事科学院 2018
[2]荧光纳米材料的制备及其在水体污染物检测方面的应用[D]. 宋杰瑶.中国科学技术大学 2018
[3]新型荧光碳量子点纳米探针的制备及其生化分析应用研究[D]. 上官璟芳.湖南大学 2017
[4]碳量子点功能化修饰及其在生物成像与传感中的应用[D]. 傅政.河南师范大学 2017
[5]氮掺杂碳量子点的制备及光电性能研究[D]. 江玉亮.南京大学 2016
[6]量子点表面官能化及其功能纳米复合材料的制备与性能研究[D]. 陈兰兰.北京化工大学 2016
[7]用于生物成像的多功能纳米材料的制备与性质研究[D]. 李卉.吉林大学 2013
[8]强荧光量子点的合成、性质及其在生物标记方面的应用[D]. 沈冉.中国科学技术大学 2013
[9]碳量子点的化学修饰及功能化研究[D]. 罗培辉.清华大学 2013
硕士论文
[1]氮掺杂碳量子点的制备及其在焚光微球和Fe3+检测中的应用[D]. 何艳飞.中北大学 2018
[2]石墨烯—碳量子点复合材料的制备及电化学性能研究[D]. 彭泽泽.武汉科技大学 2018
[3]掺杂碳量子点的合成及其性质研究[D]. 刘腾.南京大学 2017
[4]新型荧光碳点的制备及其应用性能研究[D]. 陈琦.南京理工大学 2017
[5]水溶性碳量子点荧光探针的制备及其性质研究[D]. 张景春.上海大学 2011
本文编号：3319568
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 碳量子点概述
1.2.1 碳量子点的组成与结构
1.2.2 碳量子点的基本光学特性
1.2.3 生物相容性和低细胞毒性
1.3 碳量子点的制备方法
1.3.1 热解碳化法
1.3.2 微波法
1.3.3 水热法
1.3.4 燃烧法
1.4 生物质碳量子点的研究进展
1.4.1 提升生物质碳量子点量子产率
1.4.2 调节生物质碳量子点荧光发射
1.4.3 生物质碳量子点常见的应用
1.4.4 生物质碳量子点潜在应用开发
1.5 本课题的提出及主要研究内容
1.5.1 课题的提出
1.5.2 主要研究内容
参考文献
第二章 氮/硫双掺杂生物质碳量子点的制备及荧光传感应用
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料
2.2.2 氮/硫双掺杂生物质碳量子点的制备
2.2.3 测试与表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 N/S-CDs的形貌与结构分析
2.3.2 N/S-CDs与传统生物质碳量子点的对比分析
2.3.3 N/S预处理体系的作用机理探讨及普适性研究
2.3.4 N/S-CDs的光学特性
2.3.5 N/S-CDs应用于水溶液中铁离子检测
2.3.6 HeLa细胞内荧光成像及铁离子检测
2.4 结论
参考文献
第三章 碳量子点复合荧光水凝胶的制备及铁离子检测应用
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料
3.2.2 实验步骤
3.2.3 测试与表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 N/S-CDs的PEI功能化处理
3.3.2 PEI-CDs的形貌及结构分析
3.3.3 PEI-CDs的光学特性
3.3.4 荧光智能水凝胶的凝胶过程
3.3.5 PEI-CDs与 MCC水凝胶之间的相互作用
3.3.6 荧光智能水凝胶的光学特性
3.3.7 荧光智能水凝胶应用于水溶液中铁离子检测
3.3.8 荧光智能水凝胶应用于真实水样中铁离子检测
3.4 结论
参考文献
第四章 生物质碳量子点的荧光调控及细胞多彩成像
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料
4.2.2 荧光可调生物质碳量子点的制备
4.2.3 测试与表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 生物质纤维素材料碳化过程中微观结构的演变
4.3.2 荧光可调碳量子点的光学特性
4.3.3 荧光可调碳量子点的形貌与结构分析
4.3.4 荧光可调碳量子点不同荧光发射颜色的起源
4.3.5 细胞毒性测试及细胞多彩成像
4.4 结论
参考文献
第五章 全文总结
攻读博士期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳量子点的绿色合成及其与Fe3+的相互作用[J]. 孟岩,李巧燕,张月菡,陈汝,孙一宁,陈立钢. 分析科学学报. 2019(01)
[2]荧光碳量子点的制备与生物医学应用研究进展[J]. 郭振振,唐玉国,孟凡渝,李力,杨大威. 中国光学. 2018(03)
[3]基于氮掺杂碳量子点荧光猝灭效应检测Fe3+[J]. 邓祥意,冯雅丽,李浩然,杜竹玮,滕青,康金星,王洪君. 分析化学. 2017(10)
[4]碳量子点的合成、性质及应用[J]. 高雪,孙靖,刘晓,王华,韩金玉. 化工进展. 2017(05)
[5]N掺杂碳量子点光稳定剂的制备及光学性能[J]. 王子儒,张光华,郭明媛. 发光学报. 2016(06)
[6]碳量子点荧光猝灭法检测铁离子[J]. 刘雪萍,杨娟,白燕. 分析化学. 2016(05)
[7]一步合成硫、氮共掺杂的碳量子点及其在Fe3+检测中的应用[J]. 张文宇,常青,周雨锋,魏志佳,李凯凯,胡胜亮. 发光学报. 2016(04)
[8]不同活化温度下粘胶基炭纤维的拉曼光谱研究[J]. 程朝歌,石彦平,陈师,吴琪琳. 炭素技术. 2016(01)
[9]微波法制备丙三醇碳量子点并用作Fe3+探针[J]. 张静,江玉亮,程钰,顾玮瑾,王炳祥. 高等学校化学学报. 2016(01)
[10]碳量子点的合成、性质及其应用[J]. 李婷,唐吉龙,方芳,房丹,方铉,楚学影,李金华,王菲,王晓华,魏志鹏. 功能材料. 2015(09)
博士论文
[1]高荧光碳量子点负载光敏剂的合成及其性能研究[D]. 杨焜.军事科学院 2018
[2]荧光纳米材料的制备及其在水体污染物检测方面的应用[D]. 宋杰瑶.中国科学技术大学 2018
[3]新型荧光碳量子点纳米探针的制备及其生化分析应用研究[D]. 上官璟芳.湖南大学 2017
[4]碳量子点功能化修饰及其在生物成像与传感中的应用[D]. 傅政.河南师范大学 2017
[5]氮掺杂碳量子点的制备及光电性能研究[D]. 江玉亮.南京大学 2016
[6]量子点表面官能化及其功能纳米复合材料的制备与性能研究[D]. 陈兰兰.北京化工大学 2016
[7]用于生物成像的多功能纳米材料的制备与性质研究[D]. 李卉.吉林大学 2013
[8]强荧光量子点的合成、性质及其在生物标记方面的应用[D]. 沈冉.中国科学技术大学 2013
[9]碳量子点的化学修饰及功能化研究[D]. 罗培辉.清华大学 2013
硕士论文
[1]氮掺杂碳量子点的制备及其在焚光微球和Fe3+检测中的应用[D]. 何艳飞.中北大学 2018
[2]石墨烯—碳量子点复合材料的制备及电化学性能研究[D]. 彭泽泽.武汉科技大学 2018
[3]掺杂碳量子点的合成及其性质研究[D]. 刘腾.南京大学 2017
[4]新型荧光碳点的制备及其应用性能研究[D]. 陈琦.南京理工大学 2017
[5]水溶性碳量子点荧光探针的制备及其性质研究[D]. 张景春.上海大学 2011
本文编号：3319568
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