【摘要】：熒光碳量子點(碳點,CDs)因其具有良好的生物相容性、穩(wěn)定的熒光性能及低毒性等特征,廣泛應(yīng)用于生物傳感、光電器件、光催化、熒光標記等領(lǐng)域。然而,碳點在固態(tài)時易猝滅,限制其推廣。本文開展高性能CDs納米膠囊的制備及其在植物生長的應(yīng)用研究。相關(guān)研究概要如下:(1)以聚乙烯醇(PVA)與戊二醛(GA)交聯(lián)形成聚合物作殼材、水溶性CDs作芯材,通過W/O/W雙乳液法構(gòu)建新型熒光碳點納米膠囊。探討溶劑、外水相PVA含量及碳點濃度對CDs納米膠囊形態(tài)及性能的影響;采用FTIR、XPS、XRD、SEM、TEM、粒徑分析及TG等手段對CDs納米膠囊的組成、晶相、形貌及熱穩(wěn)定性進行表征。結(jié)果顯示,選用環(huán)己烷為溶劑、1.5%PVA為外水相、0.3 mg/mLCDs水溶液所獲的納米膠囊具有好的球型結(jié)構(gòu)和熒光強度。XRD及FTIR結(jié)果顯示,合成的納米膠囊與CDs一樣為無定形結(jié)構(gòu),CDs芯材表面官能團并沒有與PVA殼材基團反應(yīng)。SEM、TEM及粒徑分析表明,CDs納米膠囊具有明顯的球型核殼結(jié)構(gòu),其平均粒徑為317.9 nm。TG結(jié)果表明,與芯材CDs相比,CDs納米膠囊具有更好的熱穩(wěn)定性。對CDs納米膠囊的光學(xué)特性分析表明,由于CDs的膠囊化及有效分散,PVA殼能抑制CDs固態(tài)光致發(fā)光猝滅,膠囊的量子產(chǎn)率達72.8%。此外,通過封裝紅色發(fā)光CDs,由于PVA殼可以發(fā)射有效藍光,因而可獲得雙熒光CDs納米膠囊。(2)采用生菜作為模型,噴施CDs膠囊在其葉面上,探討CDs膠囊對生菜的生長和生理影響。綜合分析CDs膠囊的孔結(jié)構(gòu)、緩釋性能、以及膠囊在葉面上的粘附性能和光學(xué)性能,發(fā)現(xiàn)CDs膠囊具有明顯的介孔結(jié)構(gòu),平均孔徑為30 nm,為緩釋CDs提供通道,并增強UV光吸收,在可見光區(qū)域獲得大于80%的透射率;此外,膠囊能有效粘附在葉面上并發(fā)射出葉綠體吸收的可見光,從而增強植物的光合作用。將3900 mg/L CDs納米膠囊懸浮液噴灑在葉片上能獲得最佳效果,具有最大凈光合作用速率和最高Chl a/b�？扇苄蕴�、可溶性蛋白質(zhì)、游離氨基酸含量分別增加66.02%,22.14%,15.69%。上述結(jié)果表明,合成的納米膠囊作光肥噴灑葉面,能增強光合作用,為促進植物生長和生理過程提供可能的方案。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S482;TB383.1
【圖文】：

（a）植物對納米材料的選擇性吸收及轉(zhuǎn)運，（b）根部橫截面圖顯示出不同納米顆粒用差異圖 1-1 植物對不同納米顆粒的吸收、轉(zhuǎn)運和生物轉(zhuǎn)化途徑示意圖Figure 1-1 Schematic illustration of plant uptake, transport and biotransformation pathwaynanoparticles1.2 碳點的概述熒光納米粒子因具有優(yōu)異的性能引起了人們的廣泛關(guān)注，如獨特的光學(xué)學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)以及磁學(xué)性質(zhì)。而具有高熒光效率以及獨特的半導(dǎo)體量子點已經(jīng)被應(yīng)用于各個領(lǐng)域[22]。但半導(dǎo)體量子點含有重金屬離子，低生物相容性以及高成本限制了它們的廣泛應(yīng)用。熒光碳量子點（碳點，C零維的碳納米球，一般粒徑小于 10nm 的新型碳基熒光納米材料。由于碳點使其具有獨特的物化性質(zhì)，如低毒性、表面易修飾、光穩(wěn)定性等，是一種可量子點的新型材料，已被廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域，如光電設(shè)備、生物傳感、熒催化[23]。

第一章 緒論1.2.2 碳點的制備方法碳點的合成方法分為兩類：自上而下和自下而上。圖 1-2 為碳點的合成上而下的方法是指將大尺寸的碳源氧化裂解為小尺寸的碳點，如石墨、碳納維、碳黑等。主要的方法包括電弧放電法、激光消融法和電化學(xué)法等。通常備的碳點，其熒光效率低、粒徑大小較難控制、制備方法較為復(fù)雜等缺陷。方法是將有機小分子直接進行高溫碳化，從而獲取碳點。主要包括微波輔助法溶劑熱法和超聲法。

根據(jù)文獻92報道的方法進行制備，將 0.2 g 尿素和 0.2 g 對苯二胺溶解在 50 mL 水；然后，將溶液轉(zhuǎn)移到聚（對苯酚）- 線型不銹鋼高壓釜中。在 160 ℃加熱 10 小時，后冷卻至室溫后，使用乙酸乙酯和乙醇的混合物作為洗脫液，通過二氧化硅柱色譜法化所得溶液。然后，收集發(fā)紅色熒光的碳點，最后冷凍干燥獲取碳點的固態(tài)粉末進行存。.3.3 藍色碳點膠囊和雙色碳點膠囊的制備由于 PVA 具有良好的生物相容性，無毒性，易溶解性，低成本和易成膜性，因而在種領(lǐng)域中都獲取廣泛應(yīng)用。在這項工作中，使用了一種水包油包水（W/O/W）雙乳法來制備 CDs 納米膠囊。圖 2-1 中顯示了 CDs 納米膠囊合成的示意圖。在 CDs 納米囊的制備過程中，吐溫 80 在內(nèi)水相中起支撐作用。Span80 用作表面活性劑以穩(wěn)定由s 和環(huán)己烷組成的初乳液。PVA 通過滲透壓在酸性條件下與交聯(lián)劑 GA 在油相表面進交聯(lián)反應(yīng)。

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