本文關(guān)鍵詞：碳量子點(diǎn)的制備及其在環(huán)境與生物分析中的應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：碳是自然界分布最廣泛的元素之一,也是構(gòu)成地球上一切生物有機(jī)體的骨架元素。隨著納米科技的發(fā)展,主要由碳構(gòu)成的納米材料如碳納米管、石墨烯、碳納米纖維和碳量子點(diǎn)都被制備出來且有很好的應(yīng)用前景。其中,碳量子點(diǎn)是一種尺寸小于10 nm的,單分散的,幾何形狀近乎準(zhǔn)球形的新型碳納米功能材料。與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體量子點(diǎn)和有機(jī)染料相比,熒光碳量子點(diǎn)具有制備方法簡單、水溶性好、光穩(wěn)定性高、毒性低、易于功能化、生物相容性好和激發(fā)發(fā)射波長可調(diào)性等優(yōu)點(diǎn)。因此,熒光碳量子點(diǎn)在環(huán)境監(jiān)測、生物傳感、生物成像、非線性光學(xué)、光電轉(zhuǎn)換和光催化等方面有著廣泛的應(yīng)用。本文在前期研究基礎(chǔ)上采用不同方法制備了一系列具有不同熒光性能的碳量子點(diǎn),并對(duì)其組成、結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行了探索和研究:首先,以乙二胺、蘋果酸和L-半胱氨酸為原料,采用水熱回流法制備了具有藍(lán)色熒光的水溶性碳量子點(diǎn)。通過透射電鏡(TEM)表征發(fā)現(xiàn)該碳量子點(diǎn)的平均粒徑是3.5 nm;X射線衍射光譜(XRD)表明該碳量子點(diǎn)具有完整連續(xù)的晶體結(jié)構(gòu);其紫外-可見吸收峰在283 nm和375 nm左右,最大激發(fā)波長為370 nm處有藍(lán)色熒光;研究發(fā)現(xiàn)加入硫源的L-半胱氨酸可使其熒光增強(qiáng),但熒光峰沒有移動(dòng);紅外光譜表明該碳量子點(diǎn)表面具有-NH2,-COOH,-OH和-SH等官能團(tuán);此外,通過X射線光電子能譜(XPS)表明該碳量子點(diǎn)主要由C、N、O和S等元素構(gòu)成,進(jìn)一步證實(shí)了該碳量子點(diǎn)摻雜N和S兩種元素。最后,通過對(duì)該碳量子點(diǎn)的熒光性能進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)其量子產(chǎn)率高達(dá)23.84%。其次,以二乙胺和三氯甲烷為前驅(qū)體,通過加熱回流法制備了三種具有不同熒光的水溶性碳量子點(diǎn),其熒光峰分別為545 nm,650 nm和745 nm,平均粒徑為4 nm、7 nm和20 nm。通過X射線衍射光譜(XRD)表明這三種碳量子點(diǎn)都具有完整連續(xù)的晶體結(jié)構(gòu);紫外光學(xué)性能接近,分別在313 nm、415 nm和514 nm附近具有紫外峰;紅外光譜表明該方法制備的碳量子點(diǎn)表面具有-NH2,-OH和-CO-等功能基團(tuán),該類碳量子點(diǎn)易于功能化修飾。最后,基于Cu~(2+)對(duì)所制備的碳量子點(diǎn)(λem=650 nm)具有選擇性猝滅作用,可建立檢測Cu~(2+)的近紅外(Near-infrared,NIR)熒光分析新方法。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下,該方法的檢測范圍是0.01μM-150μM,最低檢出限為3.4 n M,并用于實(shí)際水樣中Cu~(2+)的檢測,加標(biāo)回收率為90%-110%。此外,所制備的具有近紅外熒光的碳量子點(diǎn)可用于細(xì)胞成像,表明該類碳量子點(diǎn)在生物成像研究中具有很好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：碳量子點(diǎn) 近紅外熒光 熒光猝滅 Cu~(2+)檢測 細(xì)胞成像
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ127.11;O657.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-31
• 1.1 碳納米材料12
• 1.2 碳量子點(diǎn)12-13
• 1.3 碳量子點(diǎn)的制備13-18
• 1.3.1 電弧放電法13-14
• 1.3.2 激光消融法14-15
• 1.3.3 電化學(xué)法15-16
• 1.3.4 燃燒法16
• 1.3.5 熱解法16-17
• 1.3.6 微波法17-18
• 1.3.7 超聲波法18
• 1.4 碳量子點(diǎn)的光學(xué)特性18-24
• 1.4.1 紫外-可見光吸收特性19
• 1.4.2 光致發(fā)光特性19-21
• 1.4.3 光穩(wěn)定性21-22
• 1.4.4 上轉(zhuǎn)換熒光發(fā)射特性22
• 1.4.5 電化學(xué)發(fā)光特性22-23
• 1.4.6 高生物相容性和低細(xì)胞毒性23-24
• 1.5 碳量子點(diǎn)的應(yīng)用24-29
• 1.5.1 分析檢測24-26
• 1.5.2 生物成像26-28
• 1.5.3 其它應(yīng)用28-29
• 1.6 本論文的選題意義及主要研究內(nèi)容29-31
• 1.6.1 本論文的選題意義29
• 1.6.2 本論文的主要研究內(nèi)容29-31
• 第二章 新型熒光碳量子點(diǎn)的制備及其性能研究31-42
• 2.1 引言31-32
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分32-34
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器32
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法32-34
• 2.3 結(jié)果與討論34-41
• 2.3.1 制備碳量子點(diǎn)的條件優(yōu)化34-36
• 2.3.2 碳量子點(diǎn)的形貌和結(jié)構(gòu)分析36-37
• 2.3.3 XPS分析37-38
• 2.3.4 碳量子點(diǎn)的紅外光譜分析38-39
• 2.3.5 碳量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)39-40
• 2.3.6 量子產(chǎn)率的計(jì)算40-41
• 2.4 小結(jié)41-42
• 第三章 熒光碳量子點(diǎn)的制備及其在Cu~(2+)檢測中的應(yīng)用42-55
• 3.1 引言42-43
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分43-45
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器43
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法43-45
• 3.3 結(jié)果與討論45-52
• 3.3.1 碳量子點(diǎn)的形貌和結(jié)構(gòu)分析45-46
• 3.3.2 紅外光譜分析46-47
• 3.3.3 熒光性能分析47-49
• 3.3.4 Cu~(2+)檢測49-51
• 3.3.5 Cu~(2+)檢測的標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限51-52
• 3.4 實(shí)際樣品的測定52
• 3.5 Cu~(2+)對(duì)CDs熒光猝滅機(jī)理的探討52-54
• 3.6 小結(jié)54-55
• 第四章 近紅外熒光碳量子點(diǎn)的制備及其細(xì)胞成像應(yīng)用55-61
• 4.1 引言55
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分55-57
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器55-56
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法56-57
• 4.3 結(jié)果與討論57-60
• 4.3.1 碳量子點(diǎn)的形貌和結(jié)構(gòu)分析57-58
• 4.3.2 碳量子點(diǎn)的紅外光譜分析58-59
• 4.3.3 碳量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)分析59
• 4.3.4 碳量子點(diǎn)的細(xì)胞成像59-60
• 4.4 小結(jié)60-61
• 第五章 結(jié)論與展望61-62
• 5.1 論文小結(jié)61
• 5.2 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文74

【相似文獻(xiàn)】

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1 季雷華;高素蓮;張斌;;量子點(diǎn)的合成、毒理學(xué)及其應(yīng)用[J];環(huán)境化學(xué);2008年05期

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

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

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6 ;“量子點(diǎn)”晶體將推動(dòng)部分物理工藝的進(jìn)步[J];光機(jī)電信息;2002年10期

7 徐萬幫;汪勇先;許榮輝;尹端l

本文編號(hào)：335447