熒光碳點是近年來興起的具有代表性的零維碳納米材料,因制備原料繁多,合成方法簡單而受到研究者的青睞。源于天然或可再生材料得到的碳點,具有低毒、環(huán)保、生物相容性好等優(yōu)點,在生物成像、納米醫(yī)學(xué)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。其中茶葉作為一種健康飲品,如同已報道過的蜂蜜一般,在生產(chǎn)發(fā)酵過程中也存在著天然的碳點。本文通過設(shè)計實驗制備了茶葉碳點,利用茶葉碳點的表面官能團與多種物質(zhì)的作用,和鄰苯二胺結(jié)合構(gòu)建了新的傳感平臺,實現(xiàn)金屬離子的檢測。同時又和金屬化合物復(fù)合制備出磁性納米材料,復(fù)合物具有較高的類酶活性,可以以3,3,5,5-四甲基聯(lián)苯胺（TMB）作為指示物,實現(xiàn)過氧化氫的檢測。主要研究內(nèi)容和成果有以下兩方面:（1）通過一種不需要高溫處理的沖泡方法從微生物發(fā)酵的普洱茶中首次獲得了熒光碳點,進行表征發(fā)現(xiàn)制得的碳點表面含有豐富的官能團,對鐵、銅離子有較好的檢測能力。此外,為了彌補純碳點單強度傳感的不足,利用獲得的碳點和鄰苯二胺結(jié)合構(gòu)建了一種能夠同時實現(xiàn)比率和比色雙信號傳感的平臺。結(jié)果發(fā)現(xiàn),鐵離子在新傳感平臺的表現(xiàn)與純碳點探針有了明顯的差異,Cu²⁺的檢測極限降低為51 nM,檢測范圍擴... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

碳點結(jié)構(gòu)示意圖

中北大學(xué)學(xué)位論文3成表面功能化的碳點。與未摻雜的碳點相比，硫摻雜碳點發(fā)出穩(wěn)定的藍色熒光，熒光量子產(chǎn)率較高且具有良好的抗光漂白性和穩(wěn)定性。綠色碳點是由天然或可再生能源生產(chǎn)的碳納米材料，綠色碳點具有成本低、利用率高、產(chǎn)量高、生物相容性好以及可再生性強等特點。如圖1-2所示，Wang[22]等人以木瓜為碳源合成綠色碳點，Liu[23]等人利用梨汁制作綠色碳點，成本低且環(huán)保。由橙汁[24]、甘蔗汁[25]合成的碳點也有報道。除了以水果和果汁為原料外，研究人員還利用果皮作為碳源合成了碳點。Lu等[26]使用柚子皮作為起始材料，Mehta等[27]以馬鈴薯為原料制備水分散球形碳點，這些物質(zhì)富含碳水化合物、維生素、礦物質(zhì)和多種植物化學(xué)物質(zhì)。研究人員還使用不同的動植物來源，如姜[28]、卷心菜[29]、大蒜[30]、稻草[31]、香菇[32]、核桃油[33]、蜘蛛絲[34]、豬皮[35]和鹽藻生物[36]等來制作綠色碳點。圖1-2來自天然和可再生能源的綠色碳點1.2.2碳點的合成方法碳點的合成大體可分為兩種方法（圖1-3）：“自下而上”的有機物碳化法和“自上而下”的碳源裂解法�！白陨隙隆钡姆椒òǎ弘娀》烹姺�、化學(xué)氧化、電化學(xué)法、機械粉碎、球磨[37]�！白韵露稀笔怯尚∽兇蟮姆椒ǎ孕》肿踊蚓酆衔餅樘荚�，利用特定的化學(xué)方法然后通過碳化和熱解等化學(xué)過程合成所需尺寸范圍的納米顆�；蚣{米尺寸的碳點。綠色碳點就是由碳源經(jīng)過“自下而上”的方法制備得到的，其中主要的有水熱法、微波合成法和熱解法�！白韵露稀钡姆椒ň哂谐杀镜�、對前體的精確控制以及易于

中北大學(xué)學(xué)位論文4使用等優(yōu)點[38]，多數(shù)可再生能源含有小的生物活性分子，可以通過“自下而上”碳化形成碳點，這是目前實驗室研究人員較為常用的方法。圖1-3碳點的制備方法1.2.2.1水熱法水熱法是將原料在特定的容器中進行高壓反應(yīng)，粉體溶解在溶劑中生成目標產(chǎn)物后再結(jié)晶的過程，該方法可以形成粒度孝分布均勻的顆粒并且成本低、操作方便、對自然環(huán)境友好，合成時間與溫度也易調(diào)控，是綠色合成中較為廣泛使用的方法。Chen[39]和他的團隊以氨基酸為碳源，用一步水熱法合成大孝顏色可調(diào)的發(fā)光碳點。通過調(diào)節(jié)水熱反應(yīng)時間和前驅(qū)體濃度，熒光產(chǎn)率顯著提高。此外，合成的碳點具有較低的毒性和寬范圍的pH穩(wěn)定性等優(yōu)勢，在水溶液中促進了生物相容性光示蹤劑的發(fā)展，可用于活體生物成像，在生物分布研究和藥物傳遞應(yīng)用具有潛力（圖1-4）。Arul等人[40]以印度醋栗果實為碳源，水熱法合成氮摻雜碳點，碳點的形成經(jīng)歷了聚合、芳構(gòu)化、成核和生長四個階段，在光譜監(jiān)測下碳點對紡織廢水進行降解。Hu等[41]利用兩種不同的前驅(qū)體合成了氮硫共摻雜的綠色碳點，他們把荸薺和洋蔥放在聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，高溫和較短反應(yīng)時間有利于合成小顆粒碳點。此外，通過優(yōu)化調(diào)節(jié)原料的比例，提高了熒光產(chǎn)率。設(shè)計了對輔酶素進行熒光定量檢測的探針。Atchudan等[42]以桃子提取物為原料，經(jīng)過脫水、聚合、碳化和鈍化四個步驟合成氮摻雜碳點，在堿性介質(zhì)中具有良好的氧化還原催化性能。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Aggregation-induced emission enhancement of yellow photoluminescent carbon dots for highly selective detection of environmental and intracellular copper（Ⅱ） ions[J]. Wenyi Lv,Min Lin,Rongsheng Li,Qianqian Zhang,Hui Liu,Jian Wang,Chengzhi Huang.  Chinese Chemical Letters. 2019(07)



本文編號：3052549