氮掺杂型生物质碳点及其复合物的制备与应用研究
发布时间：2021-10-05 11:05
广义上,碳点是一种粒径小于10nm的零维荧光纳米球,具有独特的荧光性质,氧化还原性、电子转移特性、良好的水溶性和生物相容性,是毒性半导体量子点和易光漂白有机发光分子的优良替代材料,在生物传感、药物输送、光催化、光电装置中已有大量的研究。但传统方法制备碳点的工艺复杂、步骤繁琐,对设备要求比较高,且得率不高,荧光性能的改善强烈依赖于污染或腐蚀性试剂。生物质资源来源广泛廉价易得,富含碳、氮、氧三种元素,是制备良好荧光性能碳点的优质碳源。通过一步水热法在低温下将生物质资源绿色转化为高效荧光发射的碳点是一个极有意义的研究。本论文以生物质为原料,探究了不同氮源和不同的制备条件对碳点化学结构和荧光性能的影响及内在机理;另一方面将性能优异的碳点应用于生物标记、生物传感以及纳米增强技术领域,拓展了生物质碳点的实际应用前景,实现了生物质资源髙赋值转化,主要的研究内容如下:1.利用不同结构的外源氮掺杂试剂,通过水热法和溶剂热绿色制备途径制备了多种生物质碳点,探究了氮掺杂试剂对生物质碳点的多色发光性能的调控。体系中引入掺杂的氮源通过复杂的反应在碳点表面以氨基、吡啶氮、吡咯氮等形式的N-掺杂存在,有效地填补了表...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水溶液中碳量子点在白光（上）和315nm紫外光照射下（中）的照片及对应的荧光光谱
形成激发态碳点，最终激发态碳点回到基态并释放移性能有较高的比表面积，其丰富的表面位点、杂原子掺碳点荧光发射的响应变化以及氧化还原过程的相互础。Kang 课题组[61]在研究碳点荧光性能时发现将别作为电子受体和电子给体，均能明显缩短碳点的电子受体/给体。Sun 课题组[62]利用不同的有机分点基于电子转移的荧光淬灭响应，同时发现在 450 Ag+还原为 Ag 单质，进一步证实了 CDs 的光致转获光生电子的主要原因。
图 1-5 碳点的光学性质及发光机理。（A）荧光发射波长随粒径变化示意图[15]；外吸收与粒径的变化关系图[77]；（C）碳点表面官能团影响能级变化示意图[72]；（D）基数目的关系[66]；（E）不同氧化程度的碳点对带隙间距[38]；（F）蓝色荧光和绿色荧化还原反应进行转化[37]；（G）氧化程度对碳点荧光的影响[14]；（H）碳点荧光随结（I）低氧化态碳点与（J）高氧化态碳点的 TEM 表征图（标尺为 5 nm）[70]；（K）点荧光机理示意图[71]Fig. 1-5 Optical properties and luminescence mechanism of carbon dots. (A) optical aimages of C-dots with different size, and the relationship between carbon dots size and properties[15]. (B) Adsorption spectra for three kinds of C-dots of 12, 17 and 22 nm[77]. (C) of surface state engineering of carbon dots[72]. (D) Representations of the relationship betchanges and the number of amino groups[66]. (E) Schematic illustrations of band gap changwith different oxidation levels[38]. (F) Representations of the synthesis of carbon dotsfluorescence from oxidized carbon dots[37]. (G) Schematic illustrations of emission from c
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯/碳点复合物的制备及其电化学性能研究[J]. 张庆国,刘海超,张鑫源,李美超,金振兴. 电子元件与材料. 2014(05)
[2]纳米炭材料[J]. 管映亭,金志浩. 硅酸盐通报. 2003(04)
博士论文
[1]发光碳基纳米材料的超快动力学研究[D]. 隋来志.吉林大学 2017
[2]发光碳纳米颗粒和CdS量子点的合成表征及应用[D]. 田磊.兰州大学 2010
硕士论文
[1]荧光碳量子点的制备及其在金属离子检测中的应用[D]. 唐荣.大连理工大学 2014
本文编号：3419610
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水溶液中碳量子点在白光（上）和315nm紫外光照射下（中）的照片及对应的荧光光谱
形成激发态碳点，最终激发态碳点回到基态并释放移性能有较高的比表面积，其丰富的表面位点、杂原子掺碳点荧光发射的响应变化以及氧化还原过程的相互础。Kang 课题组[61]在研究碳点荧光性能时发现将别作为电子受体和电子给体，均能明显缩短碳点的电子受体/给体。Sun 课题组[62]利用不同的有机分点基于电子转移的荧光淬灭响应，同时发现在 450 Ag+还原为 Ag 单质，进一步证实了 CDs 的光致转获光生电子的主要原因。
图 1-5 碳点的光学性质及发光机理。（A）荧光发射波长随粒径变化示意图[15]；外吸收与粒径的变化关系图[77]；（C）碳点表面官能团影响能级变化示意图[72]；（D）基数目的关系[66]；（E）不同氧化程度的碳点对带隙间距[38]；（F）蓝色荧光和绿色荧化还原反应进行转化[37]；（G）氧化程度对碳点荧光的影响[14]；（H）碳点荧光随结（I）低氧化态碳点与（J）高氧化态碳点的 TEM 表征图（标尺为 5 nm）[70]；（K）点荧光机理示意图[71]Fig. 1-5 Optical properties and luminescence mechanism of carbon dots. (A) optical aimages of C-dots with different size, and the relationship between carbon dots size and properties[15]. (B) Adsorption spectra for three kinds of C-dots of 12, 17 and 22 nm[77]. (C) of surface state engineering of carbon dots[72]. (D) Representations of the relationship betchanges and the number of amino groups[66]. (E) Schematic illustrations of band gap changwith different oxidation levels[38]. (F) Representations of the synthesis of carbon dotsfluorescence from oxidized carbon dots[37]. (G) Schematic illustrations of emission from c
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯/碳点复合物的制备及其电化学性能研究[J]. 张庆国,刘海超,张鑫源,李美超,金振兴. 电子元件与材料. 2014(05)
[2]纳米炭材料[J]. 管映亭,金志浩. 硅酸盐通报. 2003(04)
博士论文
[1]发光碳基纳米材料的超快动力学研究[D]. 隋来志.吉林大学 2017
[2]发光碳纳米颗粒和CdS量子点的合成表征及应用[D]. 田磊.兰州大学 2010
硕士论文
[1]荧光碳量子点的制备及其在金属离子检测中的应用[D]. 唐荣.大连理工大学 2014
本文编号：3419610
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3419610.html
