碳量子点增强稀土离子荧光的研究

发布时间：2017-09-09 02:04

  本文关键词：碳量子点增强稀土离子荧光的研究

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【摘要】：碳量子点是一种新型的碳纳米材料,它的荧光性质稳定,抗光漂白性强。此外碳量子点具有极其广泛高效的光吸收谱带。碳量子点的这些优秀性质,近年来在生物传感、医学成像和发光二极管等领域中显示出广泛的应用前景。另一方面,稀土离子具有Stokes位移大、量子产率高和荧光寿命长等独特的光学性质,利用其荧光寿命长而设计的稀土荧光探针可有效地消除各种背景荧光,极大地提高检测信噪比。但稀土离子荧光强度低,多数情况下需要加入有机配体增强荧光,导致稀土荧光探针的应用受到限制。本论文中,我们以碳量子点和稀土离子的结合作为方向,重点研究了碳量子点对稀土离子发光的增强,以此为基础设计合成了新的碳量子点增强的稀土纳米材料,并且建立了新的荧光分析方法。具体内容如下：1、碳量子点增强铽离子的发光使用聚乙二醇为原料,通过水热氧化反应制备得到表面富含羟基的碳量子点。得到的碳量子点分散性好,粒径均一,光学性质优秀。并以制备的碳量子点和Tb3+为原料,制备了Tb3+掺杂的碳量子点,发现碳量子点能够显著增强Tb3+的发光,碳量子点和Tb3+之间存在荧光共振能量转移关系。我们对Tb3+荧光增强现象的机理进行了初步探讨,并在此基础上设计了一种碳量子点增强Tb3+发光检测三磷酸腺苷的荧光分析方法。研究结果为碳量子点增强稀土离子发光的应用奠定了基础。2、碳量子点增强光诱导电子转移效应光诱导电子转移(PET)效应是常见的一种荧光传感机制,广泛应用于各种荧光传感器的设计。我们以色氨酸-吡啶二羧酸-铽(Trp-DPA-Tb3+)与Hg2+的作用作为光诱导电子转移的发光体系,研究了碳量子点与该体系的作用,制备了碳量子点与Trp-DPA-Tb3+的纳米复合物C-dot-Trp-DPA-Tb3+,首次发现碳量子点能显著增强Trp-DPA-Tb3+的PET效应,增强幅度达到了30倍。随后我们使用碳量子点增强的C-dot-Trp-DPA-Tb3+测定Hg2+,检测限达到了0.1 nM,超过大部分的荧光方法。这一结果对应用碳量子点增强各种以PET为基础的荧光分析具有重要意义。
【关键词】：碳量子点 稀土离子 荧光共振能量转移 光诱导电子转移 荧光增强
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.08;TB383.1
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-35
• 1.1 纳米材料11-13
• 1.2 量子点13-15
• 1.3 碳量子点15-24
• 1.3.1 碳量子点的制备方法17-18
• 1.3.2 碳量子点的光学性质18-21
• 1.3.3 碳量子点的光学应用21-24
• 1.4 稀土离子荧光24-33
• 1.4.1 稀土离子的荧光性质24-25
• 1.4.2 稀土配合物的发光机理和特征25-28
• 1.4.3 稀土荧光探针的应用28-33
• 1.5 本文研究内容33-35
• 第二章 碳量子点-铽纳米材料的制备及性质研究35-46
• 2.1 引言35
• 2.2 试剂与仪器35-36
• 2.3 实验与方法36-38
• 2.3.1 C-dots的制备36-37
• 2.3.2 碳量子点-铽纳米材料的制备37
• 2.3.3 碳量子点-铽纳米材料检测ATP37
• 2.3.4 碳量子点-铽纳米材料检测ATP的选择性37-38
• 2.4 结果与讨论38-45
• 2.4.1 碳量子点的性质38-40
• 2.4.2 碳量子点-铽纳米材料的性质40-42
• 2.4.3 碳量子点-铽纳米材料检测ATP42-45
• 2.5 本章小结45-46
• 第三章 碳量子点增强光诱导电子转移效应及超敏检测汞离子46-63
• 3.1 引言46-47
• 3.2 试剂与仪器47-48
• 3.3 实验与方法48-50
• 3.3.1 C-dots的制备48
• 3.3.2 Trp-DPA-Tb~(3+)的制备48
• 3.3.3 C-dot-Trp-DPA-Tb~(3+)的制备48
• 3.3.4 C-dots对Trp-DPA-Tb~(3+)体系PET效应的增强48-49
• 3.3.5 C-dot-Trp-DPA-Tb~(3+)检测Hg~(2+)49
• 3.3.6 C-dot-Trp-DPA-Tb~(3+)清除溶液中Hg~(2+)49-50
• 3.4 结果与讨论50-62
• 3.4.1 C-dot-Trp-DPA-Tb~(3+)的性质50-53
• 3.4.2 光诱导电子转移(PET)体系：Trp-DPA-Tb~(3+)与Hg~(2+)的作用53-54
• 3.4.3 碳量子点增强的PET体系：C-dot-Trp-DPA-Tb~(3+)与Hg~(2+)的作用54-58
• 3.4.4 C-dot-Trp-DPA-Tb~(3+)检测Hg~(2+)58-61
• 3.4.5 使用C-dot-Trp-DPA-Tb~(3+)去除水溶液中的Hg~(2+)61-62
• 3.5 本章小结62-63
• 参考文献63-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文和申请的专利71-73
• 致谢73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 ;One-step synthesis of fluorescent hydroxyls-coated carbon dots with hydrothermal reaction and its application to optical sensing of metal ions[J];Science China(Chemistry);2011年08期

2 徐海娥,闫翠娥;水溶性量子点的制备及应用[J];化学进展;2005年05期

3 滕枫,唐爱伟,高银浩,梁春军,徐征,王永生;水溶胶CdSe/CdS核/壳结构纳米晶制备及光学性质的研究[J];光谱学与光谱分析;2005年05期

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本文编号：817645