發(fā)布時間：2017-09-26 22:39

  本文關鍵詞：碳量子點的合成及其應用新探

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【摘要】：碳量子點(Carbon dots, CDs),作為新一代的綠色納米材料,因其合成方法簡單、綠色,生物相容性好,熒光性能穩(wěn)定及易于功能化等優(yōu)點,目前在生物成像、光催化、能量轉(zhuǎn)換、藥物傳遞、熒光油墨以及傳感器等方面成為一種很有前途的納米材料。從2004年發(fā)展至今,關于CDs的合成、表征和應用的研究成果每年以指數(shù)遞增。當然,碳量子點作為一種新型的熒光碳納米材料,也存在著一些問題有待我們繼續(xù)深入探討：制備方法以水相合成法為主、發(fā)光機理不甚明確、量子產(chǎn)率與無機半導體量子點和有機染料相比較低,應用領域有待進一步拓展等�；谝陨媳尘�,本文圍繞如何綠色快速制備高熒光產(chǎn)率的碳量子點展開,并對該合成的碳點在新領域的應用進行初步探究。主要內(nèi)容如下：(1)以檸檬酸鈉為碳源,以硫脲和尿素做為還原劑,通過簡單的水熱法一步共同還原得到了量子產(chǎn)率高達87.6%的CDs。實驗結果表明,所得CDs尺寸均一、具有良好的水溶性、及穩(wěn)定的熒光特性,而且能夠應用于純水中可溶性無機鹽的檢測、濕度傳感器的探針和熒光油墨。實驗中還以單獨的還原劑硫脲和尿素作對照,通過傅里葉紅外(FTIR)和X射線光電子能譜(XPS)技術比較分析了三者所得CDs結構組成和所帶基團的差別,發(fā)現(xiàn)以硫脲和尿素作為共同還原劑而得到的CDs具有更高的sp2雜化的碳原子。該工作首次以一步還原法制備了高熒光產(chǎn)率的CDs,并將它應用于水中無機鹽和環(huán)境中濕度的監(jiān)測,為制備高熒光產(chǎn)率的碳量子點提供了新方法,為進一步拓寬碳量子點的應用提供了新思路。(2)以殼聚糖為前驅(qū)體在較低溫度下通過水熱法一步合成了摻氮碳量子點(NCDs),合成得到的NCDs具有良好的水溶性、pH穩(wěn)定性及優(yōu)良的熒光特性。實驗表明,Fe3+能猝滅NCDs溶液的熒光,靈敏性高且選擇性好。當還原性的抗壞血酸(AA)加入猝滅的NCDs-Fe3+體系后,猝滅的熒光因Fe3+的還原反應又得以恢復,由此可實現(xiàn)對抗壞血酸的靈敏檢測,線性范圍為1～200μM,檢測限為0.18 μM。此外,Fe3+-NCDs的抗干擾能力強,可實現(xiàn)維生素C藥片中AA含量的檢測,檢測結果令人滿意,為食品和醫(yī)藥行業(yè)中AA的檢測提供了新方法。(3)以葡萄糖酸鈣為原料,在常壓和較低溫度條件下,通過固相合成法一步、無溶劑、快速地合成CDs,該CDs水溶性好,顆粒大小均一。優(yōu)化合成條件后,發(fā)現(xiàn)該碳量子點具有良好的水溶性、穩(wěn)定的化學性質(zhì)和耐鹽性,并可做為大豆斑點細菌的熒光標記探針。該工作首次以葡萄糖酸鈣為碳源,以固相合成技術實現(xiàn)了碳量子點的合成,并將其應用于生物細菌的標記,為碳量子點的合成和應用提供了新的思路。
【關鍵詞】：碳量子點 水熱法 固相合成法 濕度檢測 抗壞血酸檢測
【學位授予單位】：浙江師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O613.71;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-36
• 1.1 碳量子點概述11
• 1.2 碳量子點的合成方法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 碳量子點表面鈍化和功能化15-16
• 1.3 碳量子點的性質(zhì)16-20
• 1.3.1 碳量子點的紫外吸收和光致發(fā)光性質(zhì)17-19
• 1.3.2 碳量子點的化學發(fā)光和電化學發(fā)光性質(zhì)19-20
• 1.3.3 碳量子點的毒性和生物相容性20
• 1.4 碳量子點的應用20-25
• 1.4.1 碳量子點在化學傳感器方面的應用20-21
• 1.4.2 碳量子點在生物傳感器方面的應用21-22
• 1.4.3 碳量子點在生物成像方面的應用22-23
• 1.4.4 碳量子點在納米醫(yī)藥方面的應用23-24
• 1.4.5 碳量子點在光催化方面的應用24
• 1.4.6 碳量子點在電催化方面的應用24-25
• 1.5 本論文的選題意義及主要研究內(nèi)容25-27
• 參考文獻27-36
• 第二章 協(xié)同還原合成高熒光碳量子點及其純水的檢測和吸濕性的研究36-53
• 2.1 引言36-37
• 2.2 實驗部分37-40
• 2.2.1 實驗儀器37
• 2.2.2 實驗試劑及用品37-38
• 2.2.3 實驗方法38-40
• 2.3 結果與討論40-48
• 2.3.1 光學性質(zhì)表征40-41
• 2.3.2 形貌表征41
• 2.3.3 結構表征41-44
• 2.3.4 反應機理探討44-45
• 2.3.5 碳量子點的大量合成45-46
• 2.3.6 純水中可溶性礦物質(zhì)元素的定性檢測46-47
• 2.3.7 吸濕性研究47-48
• 2.3.8 熒光油墨48
• 2.4 本章小結48-49
• 參考文獻49-53
• 第三章 基于碳量子點-Fe~(3+)的氧化還原型熒光開關傳感器的構建及其抗壞血酸的檢測研究53-69
• 3.1 引言53-54
• 3.2 實驗部分54-55
• 3.2.1 實驗儀器54
• 3.2.2 實驗試劑及用品54-55
• 3.2.3 試驗方法55
• 3.3 結果與討論55-63
• 3.3.1 形貌表征56
• 3.3.2 光學性質(zhì)表征56-57
• 3.3.3 結構表征57-59
• 3.3.4 反應條件對熒光強度的影響59
• 3.3.5 NCDs對常見金屬離子的響應59-61
• 3.3.6 Fe~(3+)+NCDs體系對AA的檢測61-63
• 3.3.7 檢測維生素C藥片中的抗壞血酸63
• 3.4 本章小結63-65
• 參考文獻65-69
• 第四章 固相合成熒光碳量子點用于大豆斑點細菌的標記研究69-83
• 4.1 引言69-70
• 4.2 實驗部分70-72
• 4.2.1 實驗儀器70-71
• 4.2.2 實驗試劑及用品71
• 4.2.3 試驗方法71-72
• 4.3 結果與討論72-79
• 4.3.1 光學性質(zhì)表征73-74
• 4.3.2 形貌表征74
• 4.3.3 結構表征74-76
• 4.3.4 反應條件對碳量子點熒光強度的影響76-77
• 4.3.5 碳量子點的耐鹽性和pH穩(wěn)定性77-78
• 4.3.6 細菌熒光標記78-79
• 4.4 本章小結79-80
• 參考文獻80-83
• 第五章 結論83-84
• 致謝84-85
• 攻讀學位期間發(fā)表的學位論文85-86

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2 王富;劉春艷;;發(fā)光碳量子點的合成及應用[J];影像科學與光化學;2011年04期

3 伊魁宇;王猛;邵明云;;量子點作為離子探針的分析應用[J];廣州化工;2012年11期

4 羅慧;李曦;方婷婷;劉鵬;;量子點的毒性研究進展[J];材料導報;2013年19期

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6 ;“量子點”晶體將推動部分物理工藝的進步[J];光機電信息;2002年10期

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本文編號：926151