碳點是一種新型的零維碳基納米材料,具有獨特的熒光發(fā)射性能、良好的水溶性、高的耐光漂白性、易于制備和功能化、低毒性以及良好的生物相容性等優(yōu)點,因而在光電器件、熒光傳感、光催化、生物成像、藥物輸送和信息防偽等領域展現(xiàn)出巨大的應用潛力。目前,以可再生、廉價和綠色的生物質(zhì)資源作為碳源物質(zhì)不僅滿足了碳點綠色合成與宏量制備的需求,而且能夠促進生物質(zhì)資源的高附加值轉(zhuǎn)化利用。但目前生物質(zhì)基碳點的開發(fā)面臨合成工藝復雜、熒光發(fā)射效率差、熒光色單一以及缺乏有效的光學性能調(diào)控策略等問題,極大地限制了其在諸多領域中的應用。本文以半纖維素的主要成分木聚糖及其水解產(chǎn)物木糖作為碳源,基于雜原子摻雜策略并采用快速微波輔助水熱法對半纖維素基碳點的激發(fā)相關性熒光發(fā)射行為和熒光發(fā)射波長進行調(diào)控,進一步通過對結構與性能相關性的解析揭示碳點的發(fā)光機理,并將其應用于熒光探針、信息防偽和比率熒光pH檢測。本文旨在為具有可調(diào)熒光發(fā)射行為的生物質(zhì)基碳點合成提供新的思路,同時也為半纖維素的高效高值化利用開辟新的途徑。主要研究內(nèi)容包括以下部分:(1)采用木聚糖為碳源,氨水為氮摻雜劑,通過一步微波輔助水熱法合成得到氮摻雜木聚糖基碳點,該碳點表...

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1（a）首次在單壁碳納米管純化過程中發(fā)現(xiàn)熒光CDs[1]；（b）CDs可能的結構模型及其受到不同波長激發(fā)光激發(fā)時展現(xiàn)的多色熒光發(fā)射現(xiàn)象[2]

親魑狢Ds的前體碳源，為提高木聚糖或木糖基CDs的熒光發(fā)射效率和調(diào)控其熒光發(fā)射性能，采用雜原子摻雜或表面鈍化的方式通過一步微波輔助水熱法高效合成功能化生物質(zhì)基CDs，圍繞CDs性能與結構的相關性展開研究，旨在揭示木聚糖和木糖基CDs熒光發(fā)射機理，為獲得具有可調(diào)熒光發(fā)射行為和長波長....

圖1-2熒光CDs的分類：包括石墨烯量子點、碳量子點、碳納米點、碳聚合物點[3]

斷深入，目前普遍認為CDs是由sp2/sp3碳內(nèi)核和外層含氧/氮等化學基團組成的尺寸小于10nm的單分散類球型納米碳材料。盡管CDs的熒光發(fā)射機理因碳源物質(zhì)、摻雜劑及制備方法不同而難以統(tǒng)一，但CDs可調(diào)諧的發(fā)射波長、強光致發(fā)光、特殊的多光子激發(fā)以及良好的光電荷儲存和傳遞特性不僅能....

圖1-3近年來高溫裂解法合成生物質(zhì)基CDs研究進展圖

理溫度為350℃。此外，熱解梧桐葉、荷葉和松針制備得到的CDs，熒光量子產(chǎn)率分別達到了較高的16.4%、15.3%和11.8%[53]。還有研究指出，草葉經(jīng)過300℃熱解處理后也能夠獲得具有優(yōu)異熒光發(fā)射的CDs，其粒徑介于2～5nm之間[54]。綜上所述，熱解法對于生物質(zhì)基CDs....

圖1-4近年來水熱法合成生物質(zhì)基CDs研究進展圖

別領域具有潛在的應用價值[11]。楊柏教授課題組[13]采用水熱法由從多巴胺和鄰苯二胺組成的起始物質(zhì)中合成得到具有近紅外熒光發(fā)射性能的CDs，在540nm激發(fā)下的發(fā)射波長為710nm，絕對量子產(chǎn)率達26.28%，該CDs在LED制備與生物成像領域的應用潛力巨大。2018年，課題組....

本文編號：3974293