碳基荧光纳米材料的合成及应用

发布时间：2017-09-02 06:13

  本文关键词：碳基荧光纳米材料的合成及应用

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【摘要】：在指纹检测领域,众多显现指纹的方法中,粉末光检法由于其操作的简便性而被广泛使用。它结合了粉末法和光检法的优点,可以简单、迅速、高效的识别指纹的细节特征。稀土发光材料和半导体量子点是目前已经报道的两种使用最多的指纹粉,然而稀土发光材料和半导体量子点的合成往往比较复杂,且都含有大量的重金属离子,对生物体有着潜在的危害。在纳米发光材料领域,碳纳米材料由于其独特的光学性质、良好的化学稳定性、易于表面修饰、较好的生物兼容性等优点一直是研究的热点之一,可代替传统的荧光指纹粉用于浅指纹的检测。g-C_3N_4作为一种新型的纳米荧光材料既能在溶液中发光又能在固体状态下发光,在荧光传感领域有着广泛的应用。然而传统的方法制备的g-C_3N_4在固体状态下往往荧光较弱,不利于直接应用。碳量子点作为作为碳基荧光纳米材料家族的新成员,目前有关它的应用还主要集中在液相。聚集诱导荧光猝灭这一现象目前还没有得到有效地解决,限制了其在发光器件、指纹粉等诸多方面的应用。本论文分别制备了能在固体状态下发光的g-C_3N_4纳米带和一系列的碳量子点,并探索了他们在浅指纹检测领域的应用,接下来又考察了碳点在液相中发光的性质和应用。具体的研究内容如下:1.采用融盐辅助,高温煅烧的方法成功得到了纳米带状的g-C_3N_4。通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)测试确定了产物的物相和形貌。对比发现与传统方法制备的块状g-C_3N_4相比,纳米带状的g-C_3N_4具有更小的尺寸,更高的荧光强度,在紫外灯的照射下就可发出裸眼可见的蓝光。采用固体粉末刷显技术分别将其成功的应用于刷显不同客体表面的浅指纹以及不同个体的指纹。2.以天然谷物为原料,不添加任何化学试剂,通过水热的方法制备出一系列既能在溶液中发光,又能在固体状态下发光的碳点,并探索了影响碳点固体发光的因素。碳点的尺寸大小依赖于谷物前驱体的不同,具有相似的化学组成、相似的光学性质,可以有效解决碳点的固体荧光猝灭这一现象,并初步尝试了它在指纹显现领域的应用。3.考察了碳点在溶液中的发光性质,具有典型的激发依赖性的现象。碳点的发光对溶液pH值的改变、紫外光的漂白、以及复杂的溶液环境都表现出较好的抗性。对三价铁离子选择性较强,可以作为荧光探针用于溶液中三价铁离子的检测;MTT比色法测试的细胞毒性结果显示碳点具有较好的生物相容性,可用于细胞标记领域。
【关键词】：g-C_3N_4 指纹检测 碳量子点 固体发光 细胞标记 离子检测
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-28
• 1.1 碳基纳米发光材料简介11-12
• 1.2 石墨相氮化碳12-16
• 1.2.1 石墨相氮化碳（g-C_3N_4）的结构12-13
• 1.2.2 石墨相氮化碳的制备13-15
• 1.2.3 石墨相氮化碳的应用15-16
• 1.3 浅指纹显现16-20
• 1.3.1 浅指纹显现的意义16-17
• 1.3.2 浅指纹的显现和提取方法17
• 1.3.3 浅指纹的化学显现和提取法17-20
• 1.4 碳纳米点20-26
• 1.4.1 碳纳米点简介20-21
• 1.4.2 碳点的制备方法21-23
• 1.4.3 碳点的应用23
• 1.4.4 在生物成像领域的应用23-24
• 1.4.5 在化学传感器领域的应用24
• 1.4.6 在光催化领域的应用24-25
• 1.4.7 在发光器件领域的应用25-26
• 1.5 本课题的研究意义及内容26-28
• 第二章 g-C_3N_4的合成及其在指纹显现领域的应用28-43
• 2.1 引言28
• 2.2 实验部分28-33
• 2.2.1 实验试剂与仪器28-29
• 2.2.2 g-C_3N_4纳米带的制备29-30
• 2.2.3 g-C_3N_4表面氨基含量的测定30-31
• 2.2.4 指纹检测31-32
• 2.2.5 样品表征32-33
• 2.3 结果与讨论33-40
• 2.3.1 g-C_3N_4纳米带的剥离原理33-34
• 2.3.2 g-C_3N_4纳米带的表征34-38
• 2.3.3 茚三酮定量检测g-C_3N_4表面的氨基38-40
• 2.4 指纹显现40-42
• 2.5 本章小结42-43
• 第三章 固态发光碳点的绿色合成及应用43-57
• 3.1 引言43-44
• 3.2 实验部分44-46
• 3.2.1 实验原料及仪器44-45
• 3.2.2 固态发光碳点的制备45
• 3.2.3 固态发光碳点显现浅指纹45-46
• 3.3 结果与讨论46-51
• 3.4 碳点的固态发光性能研究51-53
• 3.4.1 碳点的固态发光现象51-52
• 3.4.2 不同的激发波长对碳点的发光中心的影响52-53
• 3.5 碳点的固态发光机理探讨53-55
• 3.6 碳点的固态发光在指纹检测领域的应用55-56
• 3.7 本章小结56-57
• 第四章 碳点在溶液中的发光性质及应用57-68
• 4.1 引言57
• 4.2 实验部分57-59
• 4.2.1 实验试剂57-58
• 4.2.2 实验仪器58
• 4.2.3 细胞毒性测试实验58
• 4.2.4 细胞标记实验58-59
• 4.3 结果与讨论59-67
• 4.3.1 碳点在溶液中的发光性质59-61
• 4.3.2 细胞毒性测试分析61-62
• 4.3.3 Mcf-7 细胞成像62-63
• 4.3.4 R-dots对金属离子的选择性63-64
• 4.3.5 R-dots检测Fe3+离子的检测限64-65
• 4.3.6 碳纳米点检测Fe3+离子的机理65-67
• 4.4 本章小结67-68
• 参考文献68-73
• 结论73-74
• 研究生期间论文发表情况74-75
• 致谢75

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