【摘要】：鐵是人體必需的微量元素之一,而人體內(nèi)可以利用的鐵都是二價(jià),所以人體中Fe~(2+)的含量十分重要,同時(shí)環(huán)境中Fe~(2+)的含量也是評(píng)估水質(zhì)的重要指標(biāo),因此Fe~(2+)的檢測(cè)工作非常有必要并且意義重大。熒光碳點(diǎn)作為一種新型的熒光碳納米材料,具有良好的發(fā)光性能與小尺寸特性,而且還具有優(yōu)秀的生物相容性與熒光穩(wěn)定性。因此,在離子檢測(cè)等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。目前熒光碳點(diǎn)的合成產(chǎn)率與制備效率偏低,量子產(chǎn)額也不高,功能單一。選用微波水熱法代替水熱法可以提高制備熒光碳點(diǎn)的效率,而相比微波法又具有壓力溫度可控的優(yōu)勢(shì),避免發(fā)生更多副反應(yīng),使產(chǎn)物更純。熒光碳點(diǎn)的性質(zhì)與合成碳點(diǎn)的來源密切相關(guān),為了獲得具有優(yōu)良特性的熒光碳點(diǎn),應(yīng)從前驅(qū)體入手,目前各種元素?fù)诫s碳點(diǎn)應(yīng)運(yùn)而生,但通過調(diào)控?zé)晒馓键c(diǎn)官能團(tuán)而改變熒光碳點(diǎn)性質(zhì)的研究亟待開展。本文以殼聚糖/含不同官能團(tuán)的不飽和前體為前驅(qū)體,利用微波水熱碳化合成了含特定官能團(tuán)的碳點(diǎn),利用紫外-可見吸收光譜、熒光光譜探究了其光學(xué)性能,研究了前驅(qū)體官能團(tuán)對(duì)產(chǎn)物合成產(chǎn)率、熒光性能的影響。利用透射電鏡、X射線衍射圖譜、紅外光譜與X射線光電子能譜表征了源于不飽和前體的碳點(diǎn)物相結(jié)構(gòu)、元素組成與鍵合狀態(tài)。探究了CDs-NH_2為熒光探針在鐵離子檢測(cè)的應(yīng)用。結(jié)果表明:微波水熱碳化60分鐘可合成熒光碳點(diǎn),并且碳碳雙鍵可以提高合成產(chǎn)率。分別以殼聚糖/不飽和酰胺、不飽和羧酸或不飽和酯作為雙組份碳源,利用微波水熱合成了4種熒光碳點(diǎn),分為含氨基熒光碳點(diǎn)(CDs-NH_2)、含羧基熒光碳點(diǎn)(CDs-COOH)和含酯基熒光碳點(diǎn)(CDs-COOR)和含氨基/羧基雙官能團(tuán)熒光碳點(diǎn)(CDs-NH_2-COOH)。以上4種碳點(diǎn)中,CDs-NH_2的合成產(chǎn)率為45.9 wt%,相比殼聚糖作為單一碳源的熒光碳點(diǎn)(CDs),CDs-NH_2的合成產(chǎn)率提高了約6.8倍。CDs-NH_2以無定形態(tài)碳為主,平均粒徑為10.9 nm。主要含有的元素為C、N、O,其中C:N:O質(zhì)量比為72.07:7.39:20.54,且CDs-NH_2中存在-NH_2、-OH等活性基團(tuán)。CDs-NH_2的最大激發(fā)波長為330 nm,對(duì)應(yīng)的最大發(fā)射波長為409 nm,具有波長依賴性。CDs-NH_2的量子產(chǎn)額為12.17%,相比殼聚糖作為單一碳源的熒光碳點(diǎn)(CDs),CDs-NH_2的量子產(chǎn)額提高了103%,這得益于氨基中N含量高,提高了熒光碳點(diǎn)量子產(chǎn)額。當(dāng)溶液pH值為4-10時(shí),CDs-NH_2的熒光強(qiáng)度波動(dòng)值2.1%,因此其具有良好的pH值熒光穩(wěn)定性。CDs-NH_2對(duì)Fe~(2+)有選擇猝滅效應(yīng),線性檢測(cè)范圍為0-50μM,檢測(cè)限為160 nM。在檢測(cè)Fe~(2+)時(shí),CDs-NH_2對(duì)其他金屬離子的抗干擾性良好。對(duì)該熒光碳點(diǎn)檢測(cè)真實(shí)水樣中的Fe~(2+)具有重要意義,并實(shí)現(xiàn)利用熒光圖像法測(cè)定Fe~(2+)濃度。通過與Na_2EDTA競爭,CDs-NH_2與Fe~(2+)的螯合力更強(qiáng),有作為Fe~(2+)螯合劑的潛力。
【圖文】：

備碳納米點(diǎn)的原料除了以上提到的石墨、碳納米碳源，如檸檬酸、EDTA、葡萄糖[14-16]等，通過納米點(diǎn)。聚合物點(diǎn)通常指非共軛高分子通過交點(diǎn)，其往往不具備晶格結(jié)構(gòu)。聚合物點(diǎn)的前驅(qū)體、蛋殼膜等，，也可以是殼聚糖、聚丙烯酰胺[20-21]合成聚合物點(diǎn)往往含有部分前驅(qū)體的特有結(jié)構(gòu)飾方面進(jìn)行操作，對(duì)于后續(xù)合成雙功能或多功種新興的熒光材料，應(yīng)歸屬于功能材料，以結(jié)構(gòu)外文獻(xiàn)更多將以上三者統(tǒng)稱為碳點(diǎn)。與猝滅機(jī)理繁多，其合成方法、表面結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)狀態(tài)與能心也不盡相同。通過查閱文獻(xiàn)與結(jié)合課題制備方點(diǎn)的發(fā)光機(jī)理應(yīng)如圖 1-1 所示[29]。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文綠色合成的一大障礙。Gong 等人[32]選用三磷酸腺苷作為前驅(qū)體材料制備摻雜的碳點(diǎn)，其中 P/C 原子比為 9.2:100，該碳點(diǎn)可用作檢測(cè)活性自由基材料，被活性氧分子(reactive oxygen species，ROS)和活性氮分子(regen species，RNS 包括 ClO-、ONOO-、和 NO)特異性猝滅。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O657.3

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 袁雪霞;王超;王玉平;胡清;任先艷;;微波水熱法制備Gd~(3+)摻雜的碳量子點(diǎn)型高性能磁共振-熒光雙模態(tài)分子影像探針[J];發(fā)光學(xué)報(bào);2015年12期

2 王美璐;李育珍;黃志慧;高利珍;;有機(jī)、無機(jī)及納米復(fù)合熒光材料的研究進(jìn)展[J];化學(xué)研究與應(yīng)用;2015年06期

本文編號(hào)：2630806