碳量子点的合成及其应用新探

发布时间：2017-09-26 22:39

  本文关键词：碳量子点的合成及其应用新探

  更多相关文章： 碳量子点 水热法 固相合成法 湿度检测 抗坏血酸检测

【摘要】：碳量子点(Carbon dots, CDs),作为新一代的绿色纳米材料,因其合成方法简单、绿色,生物相容性好,荧光性能稳定及易于功能化等优点,目前在生物成像、光催化、能量转换、药物传递、荧光油墨以及传感器等方面成为一种很有前途的纳米材料。从2004年发展至今,关于CDs的合成、表征和应用的研究成果每年以指数递增。当然,碳量子点作为一种新型的荧光碳纳米材料,也存在着一些问题有待我们继续深入探讨：制备方法以水相合成法为主、发光机理不甚明确、量子产率与无机半导体量子点和有机染料相比较低,应用领域有待进一步拓展等。基于以上背景,本文围绕如何绿色快速制备高荧光产率的碳量子点展开,并对该合成的碳点在新领域的应用进行初步探究。主要内容如下：(1)以柠檬酸钠为碳源,以硫脲和尿素做为还原剂,通过简单的水热法一步共同还原得到了量子产率高达87.6%的CDs。实验结果表明,所得CDs尺寸均一、具有良好的水溶性、及稳定的荧光特性,而且能够应用于纯水中可溶性无机盐的检测、湿度传感器的探针和荧光油墨。实验中还以单独的还原剂硫脲和尿素作对照,通过傅里叶红外(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)技术比较分析了三者所得CDs结构组成和所带基团的差别,发现以硫脲和尿素作为共同还原剂而得到的CDs具有更高的sp2杂化的碳原子。该工作首次以一步还原法制备了高荧光产率的CDs,并将它应用于水中无机盐和环境中湿度的监测,为制备高荧光产率的碳量子点提供了新方法,为进一步拓宽碳量子点的应用提供了新思路。(2)以壳聚糖为前驱体在较低温度下通过水热法一步合成了掺氮碳量子点(NCDs),合成得到的NCDs具有良好的水溶性、pH稳定性及优良的荧光特性。实验表明,Fe3+能猝灭NCDs溶液的荧光,灵敏性高且选择性好。当还原性的抗坏血酸(AA)加入猝灭的NCDs-Fe3+体系后,猝灭的荧光因Fe3+的还原反应又得以恢复,由此可实现对抗坏血酸的灵敏检测,线性范围为1～200μM,检测限为0.18 μM。此外,Fe3+-NCDs的抗干扰能力强,可实现维生素C药片中AA含量的检测,检测结果令人满意,为食品和医药行业中AA的检测提供了新方法。(3)以葡萄糖酸钙为原料,在常压和较低温度条件下,通过固相合成法一步、无溶剂、快速地合成CDs,该CDs水溶性好,颗粒大小均一。优化合成条件后,发现该碳量子点具有良好的水溶性、稳定的化学性质和耐盐性,并可做为大豆斑点细菌的荧光标记探针。该工作首次以葡萄糖酸钙为碳源,以固相合成技术实现了碳量子点的合成,并将其应用于生物细菌的标记,为碳量子点的合成和应用提供了新的思路。
【关键词】：碳量子点 水热法 固相合成法 湿度检测 抗坏血酸检测
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O613.71;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-36
• 1.1 碳量子点概述11
• 1.2 碳量子点的合成方法11-16
• 1.2.1 自上而下合成法12-13
• 1.2.2 自下而上合成法13-15
• 1.2.3 碳量子点表面钝化和功能化15-16
• 1.3 碳量子点的性质16-20
• 1.3.1 碳量子点的紫外吸收和光致发光性质17-19
• 1.3.2 碳量子点的化学发光和电化学发光性质19-20
• 1.3.3 碳量子点的毒性和生物相容性20
• 1.4 碳量子点的应用20-25
• 1.4.1 碳量子点在化学传感器方面的应用20-21
• 1.4.2 碳量子点在生物传感器方面的应用21-22
• 1.4.3 碳量子点在生物成像方面的应用22-23
• 1.4.4 碳量子点在纳米医药方面的应用23-24
• 1.4.5 碳量子点在光催化方面的应用24
• 1.4.6 碳量子点在电催化方面的应用24-25
• 1.5 本论文的选题意义及主要研究内容25-27
• 参考文献27-36
• 第二章 协同还原合成高荧光碳量子点及其纯水的检测和吸湿性的研究36-53
• 2.1 引言36-37
• 2.2 实验部分37-40
• 2.2.1 实验仪器37
• 2.2.2 实验试剂及用品37-38
• 2.2.3 实验方法38-40
• 2.3 结果与讨论40-48
• 2.3.1 光学性质表征40-41
• 2.3.2 形貌表征41
• 2.3.3 结构表征41-44
• 2.3.4 反应机理探讨44-45
• 2.3.5 碳量子点的大量合成45-46
• 2.3.6 纯水中可溶性矿物质元素的定性检测46-47
• 2.3.7 吸湿性研究47-48
• 2.3.8 荧光油墨48
• 2.4 本章小结48-49
• 参考文献49-53
• 第三章 基于碳量子点-Fe~(3+)的氧化还原型荧光开关传感器的构建及其抗坏血酸的检测研究53-69
• 3.1 引言53-54
• 3.2 实验部分54-55
• 3.2.1 实验仪器54
• 3.2.2 实验试剂及用品54-55
• 3.2.3 试验方法55
• 3.3 结果与讨论55-63
• 3.3.1 形貌表征56
• 3.3.2 光学性质表征56-57
• 3.3.3 结构表征57-59
• 3.3.4 反应条件对荧光强度的影响59
• 3.3.5 NCDs对常见金属离子的响应59-61
• 3.3.6 Fe~(3+)+NCDs体系对AA的检测61-63
• 3.3.7 检测维生素C药片中的抗坏血酸63
• 3.4 本章小结63-65
• 参考文献65-69
• 第四章 固相合成荧光碳量子点用于大豆斑点细菌的标记研究69-83
• 4.1 引言69-70
• 4.2 实验部分70-72
• 4.2.1 实验仪器70-71
• 4.2.2 实验试剂及用品71
• 4.2.3 试验方法71-72
• 4.3 结果与讨论72-79
• 4.3.1 光学性质表征73-74
• 4.3.2 形貌表征74
• 4.3.3 结构表征74-76
• 4.3.4 反应条件对碳量子点荧光强度的影响76-77
• 4.3.5 碳量子点的耐盐性和pH稳定性77-78
• 4.3.6 细菌荧光标记78-79
• 4.4 本章小结79-80
• 参考文献80-83
• 第五章 结论83-84
• 致谢84-85
• 攻读学位期间发表的学位论文85-86

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 季雷华;高素莲;张斌;;量子点的合成、毒理学及其应用[J];环境化学;2008年05期

2 王富;刘春艳;;发光碳量子点的合成及应用[J];影像科学与光化学;2011年04期

3 伊魁宇;王猛;邵明云;;量子点作为离子探针的分析应用[J];广州化工;2012年11期

4 罗慧;李曦;方婷婷;刘鹏;;量子点的毒性研究进展[J];材料导报;2013年19期

5 田瑞雪;武玲玲;赵清;胡胜亮;杨金龙;;碳量子点的氨基化及其对发光性能的影响[J];化工新型材料;2014年01期

6 ;“量子点”晶体将推动部分物理工艺的进步[J];光机电信息;2002年10期

7 徐万帮;汪勇先;许荣辉;尹端l，

本文编号：926151