本文關(guān)鍵詞：碳量子點的小分子表面修飾和氮元素?fù)诫s及其在生物成像和傳感中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：碳量子點由于其獨特的發(fā)光和電子特性,低毒性,良好的生物相容性和強抗光漂白能力,在光電器件、光催化和生物成像領(lǐng)域都有很大的潛在應(yīng)用。其中,其特殊的光致發(fā)光性質(zhì)尤引人關(guān)注。 但由于碳量子點具有相對較低的發(fā)光量子產(chǎn)率,發(fā)射位置隨激發(fā)光而移動和尚不明確的發(fā)光機制,使其在生物成像和分析檢測實際應(yīng)用中仍存在一些障礙。研究表明,經(jīng)過化學(xué)修飾或改性的碳量子點不僅能提高碳量子點在溶劑中的分散性,而且還能提高它們的量子產(chǎn)率和有效地調(diào)變其光致發(fā)光。由于碳量子點獨特的電子和結(jié)構(gòu)特性,它們經(jīng)化學(xué)修飾后,溶解度和光學(xué)性能大大改善,所產(chǎn)生的熒光相比于普通熒光分子更穩(wěn)定持久。因此,急需在這方面進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究。對碳量子點進(jìn)行功能化表面修飾和元素?fù)诫s有望能調(diào)變和增強發(fā)光,為碳量子點后續(xù)的反應(yīng)和應(yīng)用提供一個重要的中間體,還為高靈敏和高選擇的化學(xué)和生物傳感器的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ),這對于碳納米材料的應(yīng)用和納米科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展是非常重要的。 本文通過理論和實驗相結(jié)合系統(tǒng)地研究了一系列有機小分子修飾的碳量子點的表面化學(xué)；研究了一步水熱合成氮摻雜碳量子點的方法,比較所制備的氮摻雜碳量子點和普通碳量子點的光學(xué)性質(zhì),并將氮摻雜碳量子點用于pH值的響應(yīng)以及金屬離子和H202的檢測。主要研究內(nèi)容如下： 1.合成了一系列不同有機小分子修飾的碳量子點。實驗結(jié)果顯示,醇、胺和硫醇等官能團(tuán)的表面功能化可以有效地調(diào)變碳量子點的熒光,經(jīng)1,2-乙二胺修飾的碳量子點的發(fā)光效率達(dá)到了17.6%。通過理論計算探究其熒光增強機制,有機小分子的表面修飾不僅可以調(diào)變熒光發(fā)射位置,而且修飾的二胺可以有效增強碳量子點的熒光。細(xì)胞毒性和生物成像實驗表明,表面修飾的碳量子點表現(xiàn)出比普通碳量子點更低的毒性,但顯示出比普通碳量子點更好的的生物標(biāo)記能力。 2.選取不同的氮源,采用水熱法一步合成氮摻雜碳量子點,得到了一系列具有不同氮含量的氮摻雜碳量子點,氮原子的引入能使其量子產(chǎn)率大大提高,最高可以達(dá)到36.3%,這種熒光增強可能來源于摻入氮原子的質(zhì)子化和由于碳量子點上氮原子的引入所形成的芳香烴結(jié)構(gòu)。這種氮摻雜碳量子點可以用來檢測溶液的pH值、Ag(Ⅰ)、Fe(Ⅲ)和H202,因此,所制備的氮摻雜碳量子點可以作為多功能熒光傳感平臺。細(xì)胞毒性實驗顯示碳量子點在引入大量的氮原子后仍然保持低毒性。此外,生物成像實驗表明,氮摻雜碳量子點比原始碳量子點除了具有更優(yōu)異的熒光標(biāo)記能力,還具有更強的抗漂白能力。
【關(guān)鍵詞】：碳量子點 熒光 傳感 生物成像
【學(xué)位授予單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O657.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-27
• 1.1 碳量子點的性質(zhì)10-11
• 1.2 碳量子點的合成11-13
• 1.2.1 化學(xué)方法11-12
• 1.2.2 物理方法12-13
• 1.3 碳量子點的光學(xué)性質(zhì)13-16
• 1.3.1 碳量子點的紫外吸收13-14
• 1.3.2 碳量子點的熒光性質(zhì)14-15
• 1.3.3 碳量子點的電化學(xué)發(fā)光15-16
• 1.4 碳量子點的功能化16-18
• 1.5 碳量子點的應(yīng)用18-19
• 1.5.1 光催化劑18
• 1.5.2 光電器件18
• 1.5.3 生物成像18-19
• 1.5.4 傳感器19
• 1.6 本論文研究內(nèi)容19-21
• 參考文獻(xiàn)21-27
• 2 碳量子點的表面修飾及其在生物成像中的應(yīng)用27-50
• 2.1 前言27-29
• 2.2 實驗部分29-34
• 2.2.1 實驗儀器29
• 2.2.2 實驗藥品29-30
• 2.2.3 實驗方法30-34
• 2.2.3.1 原始碳量子點的合成30-31
• 2.2.3.2 原始碳量子點的表面修飾31
• 2.2.3.3 碳量子點的表征31-32
• 2.2.3.4 量子產(chǎn)率的計算32-33
• 2.2.3.5 細(xì)胞毒性實驗33
• 2.2.3.6 細(xì)胞成像33
• 2.2.3.7 理論計算33-34
• 2.3 結(jié)果與討論34-44
• 2.3.1 TEM形貌分析34-35
• 2.3.2 XPS分析35-37
• 2.3.3 紅外光譜分析37-38
• 2.3.4 CQDs的光致發(fā)光性質(zhì)38-41
• 2.3.5 光致發(fā)光調(diào)制機制41-43
• 2.3.6 細(xì)胞毒性實驗和細(xì)胞成像43-44
• 2.4 本章小結(jié)44-45
• 參考文獻(xiàn)45-50
• 3 碳量子點的氮元素?fù)诫s及其在生物成像和傳感中的應(yīng)用50-78
• 3.1 前言50-52
• 3.2 實驗部分52-57
• 3.2.1 實驗儀器52
• 3.2.2 實驗藥品52-54
• 3.2.3 實驗方法54-57
• 3.2.3.1 碳量子點的氮摻雜54-55
• 3.2.3.2 氮摻雜碳量子點的表征55-56
• 3.2.3.3 量子產(chǎn)率的計算56
• 3.2.3.4 細(xì)胞毒性實驗56
• 3.2.3.5 細(xì)胞成像56-57
• 3.3 結(jié)果與討論57-71
• 3.3.1 形貌和厚度分析57-59
• 3.3.2 XPS分析59-61
• 3.3.3 NCQDs的熒光性質(zhì)及其對pH的響應(yīng)61-64
• 3.3.4 在NCQDs溶液中對AgⅠ,FeⅢ和H_2O_2的檢測64-69
• 3.3.5 細(xì)胞毒性實驗和細(xì)胞成像69-71
• 3.4 本章小結(jié)71-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果78-79
• 致謝79-80

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 梁佳然;鐘文英;于俊生;;量子點熒光探針在定量分析中的應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2008年09期

2 胡朗;王德平;姚愛華;黃文e，

本文編號：399469