碳量子点荧光探针的制备及分析应用研究
发布时间：2021-11-07 06:18
碳量子点（CQDs）作为一种新型的“零维”碳纳米材料,由于独特的光学特性,引起了研究者的广泛关注。与传统的半导体量子点和有机荧光团相比,碳量子点具有较低的制备成本、高的荧光稳定性、杰出的生物相容性和低细胞毒性等优点,表现出广泛的应用前景。本论文详细综述了碳量子点的结构、性质、制备方法以及应用,制备了新型的碳量子点并对其进行性能表征,以其为基础,构筑了检测桑色素和锌离子的荧光探针,并将该探针用于药物中桑色素检测,以及药物、人体尿液和环境水样中锌离子检测。主要包括以下内容:第一章:概述碳量子点的结构和特性,在此基础上,对碳量子点的制备方法和应用做了详细综述。第二章:以邻氯苯甲酸为碳源和氯源,对苯二胺为氮掺杂剂,利用一步水热法快速地制备黄色荧光(λem=551 nm)氯氮双掺杂碳量子点（ClNCQDs）。利用透射电子显微镜（TEM）、元素分析、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见吸收光谱和荧光光谱对ClNCQDs进行详细表征。研究表明:ClNCQDs呈球形,平均粒径为2.77?0.5 nm,具有窄的...
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳量子点的化学结构[25]
碳量子点荧光探针的制备及分析应用研究2图1.2A）表面氧化处理和B）表面钝化试剂功能化的碳量子点示意图[1]Figure1.2DepictionofCQDsA)surfaceoxidativetreatmentandB)functionalizationwithsurface-passivationreagents[1].1.2.2碳量子点的光学特性在过去的十多年里，碳量子点得到快速的发展和应用，但是它的发光机理尚未完全明确，仍然没有一个共同认可的解释。目前，关于碳量子点的发光机理主要有两种可能：量子限制效应[26-30]和表面态[31-34]。量子效应，即碳量子点发光性能上的差异是由碳量子点的尺寸造成的。Li等[30]采用一步碱辅助电化学法制备尺寸为1.2-3.8nm的CQDs，不同尺寸CQDs的光致发光（PL）性能明显不同，如粒径≤1.2nm的碳量子点是紫外发射，粒径在1.5-3.0nm之间的碳量子点是可见光发射，粒径≥3.0nm的碳量子点是近红外光发射，如图1.3所示。随后，Jiang等[26]制备了一种光致发光（PL）的碳量子点，该碳量子点在单一的紫外光激发下发出明亮且稳定的红色、绿色和蓝色荧光，这些PL发射的改变是由于它们的粒径差异造成的。
第一章绪论3图1.3a）CQDs在可见光（左）和紫外光(右)照射下的光学图像；b）CQDs的荧光光谱；c）CQDs大小与荧光性能的关系[30]。Figure1.3a)CQDsopticalimagesilluminatedundervisible(left)andUVlight(right);b)PLspectraofCQDs;c)RelationshipbetweentheCQDssizeandthePLproperties[30].表面态，即碳量子点的发光现象与表面官能团有关，表面官能团可产生多种能量势阱，sp2和sp3杂化区域都会导致表面能量陷阱。碳量子点的这种表面态缺陷衍生的荧光归因于电子-空穴对在sp2状态下局部的π电子结构。掺杂碳量子点的发光机理主要归因于表面态发光，因此，掺杂可显著提高碳量子点的荧光量子产率。Cao等[31]通过将石墨烯切成小块在其表面产生能量带隙而衍生光致发光，如图1.4。图1.4上部：多层石墨烯片（左边）和石墨烯片中分离的sp2杂化区域和溶液中带隙荧光的照片（右边）；下部：具有表面缺陷的碳纳米粒子（左边）和碳点的颜色变化（右边）[31]Figure1.4Upper:Isolatedsp2islandsinagraphenesheetandaphotoshowingbandgapfluorescenceinsolution(right,),andamultiple-layergraphenepiece(left).Lower:acarbonnanoparticlewithsurfacedefects(left),andemissioncolorvariationsincarbondots(right)[31].
【参考文献】：
博士论文
[1]碳量子点荧光探针的制备及分析应用研究[D]. 刘洋.山西大学 2018
[2]荧光碳纳米粒子的制备及应用研究[D]. 弓晓娟.山西大学 2016
硕士论文
[1]掺杂碳量子点的合成及其性质研究[D]. 刘腾.南京大学 2017
本文编号：3481330
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳量子点的化学结构[25]
碳量子点荧光探针的制备及分析应用研究2图1.2A）表面氧化处理和B）表面钝化试剂功能化的碳量子点示意图[1]Figure1.2DepictionofCQDsA)surfaceoxidativetreatmentandB)functionalizationwithsurface-passivationreagents[1].1.2.2碳量子点的光学特性在过去的十多年里，碳量子点得到快速的发展和应用，但是它的发光机理尚未完全明确，仍然没有一个共同认可的解释。目前，关于碳量子点的发光机理主要有两种可能：量子限制效应[26-30]和表面态[31-34]。量子效应，即碳量子点发光性能上的差异是由碳量子点的尺寸造成的。Li等[30]采用一步碱辅助电化学法制备尺寸为1.2-3.8nm的CQDs，不同尺寸CQDs的光致发光（PL）性能明显不同，如粒径≤1.2nm的碳量子点是紫外发射，粒径在1.5-3.0nm之间的碳量子点是可见光发射，粒径≥3.0nm的碳量子点是近红外光发射，如图1.3所示。随后，Jiang等[26]制备了一种光致发光（PL）的碳量子点，该碳量子点在单一的紫外光激发下发出明亮且稳定的红色、绿色和蓝色荧光，这些PL发射的改变是由于它们的粒径差异造成的。
第一章绪论3图1.3a）CQDs在可见光（左）和紫外光(右)照射下的光学图像；b）CQDs的荧光光谱；c）CQDs大小与荧光性能的关系[30]。Figure1.3a)CQDsopticalimagesilluminatedundervisible(left)andUVlight(right);b)PLspectraofCQDs;c)RelationshipbetweentheCQDssizeandthePLproperties[30].表面态，即碳量子点的发光现象与表面官能团有关，表面官能团可产生多种能量势阱，sp2和sp3杂化区域都会导致表面能量陷阱。碳量子点的这种表面态缺陷衍生的荧光归因于电子-空穴对在sp2状态下局部的π电子结构。掺杂碳量子点的发光机理主要归因于表面态发光，因此，掺杂可显著提高碳量子点的荧光量子产率。Cao等[31]通过将石墨烯切成小块在其表面产生能量带隙而衍生光致发光，如图1.4。图1.4上部：多层石墨烯片（左边）和石墨烯片中分离的sp2杂化区域和溶液中带隙荧光的照片（右边）；下部：具有表面缺陷的碳纳米粒子（左边）和碳点的颜色变化（右边）[31]Figure1.4Upper:Isolatedsp2islandsinagraphenesheetandaphotoshowingbandgapfluorescenceinsolution(right,),andamultiple-layergraphenepiece(left).Lower:acarbonnanoparticlewithsurfacedefects(left),andemissioncolorvariationsincarbondots(right)[31].
【参考文献】：
博士论文
[1]碳量子点荧光探针的制备及分析应用研究[D]. 刘洋.山西大学 2018
[2]荧光碳纳米粒子的制备及应用研究[D]. 弓晓娟.山西大学 2016
硕士论文
[1]掺杂碳量子点的合成及其性质研究[D]. 刘腾.南京大学 2017
本文编号：3481330
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/mpalunwen/3481330.html
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