碳量子點(diǎn)是近幾年來(lái)新興起來(lái)的一類(lèi)新型碳基熒光納米材料。因?yàn)榫哂兄苽溥^(guò)程簡(jiǎn)單、光穩(wěn)定性好、熒光發(fā)射可調(diào)、低毒性及生物相容性好等諸多優(yōu)點(diǎn),所以碳量子點(diǎn)在生物成像、化學(xué)傳感等眾多領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。碳量子點(diǎn)的多色熒光發(fā)射可調(diào)是保證它在生物成像、化學(xué)傳感等領(lǐng)域多模態(tài)、多功能應(yīng)用的前提。然而,目前仍?xún)H有少數(shù)研究報(bào)道了多色熒光發(fā)射可調(diào)的碳量子點(diǎn),而且很少涉及多種離子檢測(cè)上的探索。本文通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)不僅制備了多色熒光發(fā)射可調(diào)的碳量子點(diǎn)而且研究了它們?cè)诨瘜W(xué)傳感領(lǐng)域上的應(yīng)用。具體研究?jī)?nèi)容及成果如下:第一,以間苯二胺作為碳源,首先利用溶劑熱法合成碳量子點(diǎn),然后通過(guò)碳量子點(diǎn)濃度的調(diào)節(jié),獲得了紅、綠、藍(lán)三種發(fā)光顏色的熒光碳量子點(diǎn)。紅、綠、藍(lán)三種熒光碳量子點(diǎn)的熒光中心對(duì)Fe~(3+)和Cu~(2+)展現(xiàn)了不同的反應(yīng)模式,Cu~(2+)和Fe~(3+)分別可使紅色和藍(lán)色熒光碳量子點(diǎn)的熒光猝滅;Fe~(3+)可使綠色碳量子點(diǎn)的熒光增強(qiáng)。因此,我們獲得的熒光探針實(shí)現(xiàn)了對(duì)Fe~(3+)和Cu~(2+)的同時(shí)檢測(cè)�；诟鞣N表征分析,給出了紅、綠、藍(lán)三種碳量子點(diǎn)的熒光發(fā)射機(jī)制及其金屬離子檢測(cè)的機(jī)制。第二,分別以對(duì)氨基酚、鄰氨基酚和間氨基酚作為碳源并控制碳化過(guò)程,成功制備出了多色熒光碳量子點(diǎn),發(fā)光分別為紅、橙、黃、藍(lán)四種顏色。通過(guò)成分表征發(fā)現(xiàn),碳源及碳化過(guò)程影響了碳量子點(diǎn)的成分及表面基團(tuán),從而改變了碳量子點(diǎn)的熒光發(fā)射性質(zhì)。把四種不同熒光顏色碳量子點(diǎn)用于金屬離子檢測(cè),發(fā)現(xiàn)Fe~(3+)可以使藍(lán)、黃、橙三種熒光碳量子點(diǎn)發(fā)生熒光猝滅,并且Fe~(3+)對(duì)于藍(lán)色熒光碳量子點(diǎn)的猝滅性最強(qiáng),然后分別是黃和橙色熒光碳量子點(diǎn)。另外,論文還討論了影響紅、橙、黃、藍(lán)四種碳量子點(diǎn)熒光發(fā)射的其它因素及其檢測(cè)金屬離子的可能機(jī)制。
【學(xué)位單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：O657.3;TB383.1
【部分圖文】：

2a）選取尿素和對(duì)苯二胺為碳源獲取多色熒光碳量子點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)流程圖；（b）用檸檬酸和氨碳源獲取多色熒光碳量子點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)流程圖；（c）用聚噻吩衍生物作為碳源獲取多色熒光碳實(shí)驗(yàn)流程圖；（d）用氨基苯的同素異構(gòu)體作為碳源獲取紅、綠、藍(lán)三種熒光碳量子點(diǎn)的實(shí)流程圖圖 1.1（a）所示，Xiong[23]等把 0.2 g 尿素和 0.2 g 對(duì)苯二胺溶于 50 mL 去離子后在 160 ℃下加熱 10 h，將得到的原始溶液通過(guò)硅膠柱色譜進(jìn)行分離，從而得從藍(lán)色到紅色的多種顏色的熒光碳量子點(diǎn)。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，氧元素含量越高，的發(fā)光波長(zhǎng)越長(zhǎng)。Yang[24]等用檸檬酸和二氨基萘的同素異構(gòu)體作為碳源，通過(guò)

五種顏色的熒光碳量子點(diǎn)（圖 1.1（b））。當(dāng)碳源相同的時(shí)候，反應(yīng)時(shí)間由 9 h，碳量子點(diǎn)的碳化程度增高，碳量子點(diǎn)的熒光會(huì)發(fā)生紅移。當(dāng)溶劑選用濃僅反應(yīng) 1 h 就得到了紅色熒光碳量子點(diǎn)，這主要是因?yàn)闈饬蛩峒铀倭颂剂孔狱c(diǎn)程。碳量子點(diǎn)碳化程度越高，碳量子點(diǎn)氧元素的含量越低，碳元素的含量越高.1（c）所示，同樣也是利用水熱法，Guo[20]等則通過(guò)變換碳源的方式，以聚噻衍生物做為碳源，以氫氧化鈉溶液作為反應(yīng)劑，在 170 ℃的條件下加熱 24 h，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行任何處理直接得到了多種顏色的熒光碳量子點(diǎn)。Guo 得到的碳量子會(huì)隨著氮元素含量的增加而紅移。Lin[51]等也獲得了隨著氮元素含量的增加而紅移的碳量子點(diǎn)（圖 1.1（d））。Lin 等分別選取 0.1 g 對(duì)氨基苯、鄰氨基苯和做為碳源，以 10 mL 乙醇作為溶劑，在 180 ℃的條件下加熱 12 h，得到了發(fā)光、藍(lán)三種顏色的熒光碳量子點(diǎn)。雖然也是通過(guò)變換碳源的方式，但是 Lin 等選只是結(jié)構(gòu)上的不同，成分上完全相同。

中北大學(xué)學(xué)位論文隙。因此，Hu 等首次提出了含氧官能團(tuán)會(huì)降低碳的觀(guān)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明，碳量子點(diǎn)的熒光主要是依賴(lài)于同類(lèi)型的官能團(tuán)。如圖 1.3（b）所示，隨著碳量子與環(huán)氧（或羥基）化合物有關(guān)聯(lián)且低于π＊狀態(tài)的局 n-π＊帶隙之間產(chǎn)生了許多新的能級(jí)結(jié)構(gòu)。新能級(jí)結(jié)，使各種各樣的輻射復(fù)合有發(fā)生的可能性，從而獲
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

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

本文編號(hào)：2856842