發(fā)布時間：2017-12-20 14:08

  本文關鍵詞：碳點和碳點復合物的快速制備及在熒光分析中的應用研究　出處：《吉林大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：碳點是一種新興的以碳為基本結構單元的熒光納米材料,其尺寸通常小于10 nm。它不僅繼承了碳基材料低毒性和生物相容性好等特性,還兼具高度熒光可調性、優(yōu)異的水中溶解性、抗光漂白能力強、合成工藝簡便并表面易于功能化等諸多優(yōu)勢,在生物成像,藥物運載,光電器件以及分析檢測等方面都有著廣闊的發(fā)展前景。碳點的合成方法多種多樣,但是一些方法存在成本較高、需要強酸或強氧化劑、制備及后處理過程繁瑣等問題,限制了碳點的大規(guī)�？焖偕a。目前,碳點在熒光傳感器方面的應用越來越受到眾多研究學者的關注,開發(fā)新的檢測模式,探索檢測機理是目前很有挑戰(zhàn)和發(fā)展的熱點課題。我們希望通過簡單、高效和綠色的方法制備高量子產率的碳點,探討其制備及發(fā)光機理;借助碳點獨特的光學性質并結合其他吸附材料,設計多功能復合材料,建立新型的熒光傳感器,并用于食品及環(huán)境樣品中重金屬離子或有機污染物的快速、靈敏和選擇性檢測。本論文的緒論部分,首先對碳點的制備、性質以及在熒光分析領域的工作進展進行簡單的介紹,隨后,從以下五個方面開展了我們的研究工作:1.采用檸檬酸及檸檬酸銨等一系列小分子有機物作為碳前驅體,在磷酸鹽存在的條件下,通過微波輔助法制備了一系列碳點材料。其中,以檸檬酸銨為原料制備的碳點的熒光量子產率最高,為14.6%。對該碳點進行了透射電鏡、XRD、紅外、紫外和熒光分析等表征。實驗結果表明這一碳點具有良好的水溶性和穩(wěn)定性,抗光漂白性好。Hg~(2+)可以通過電荷轉移猝滅碳點的熒光,加入組氨酸,半胱氨酸或谷胱甘肽后,由于其與Hg~(2+)更強的親和性,使Hg~(2+)離開碳點表面,恢復了碳點的熒光�；诖�,我們建立了人體血漿樣品中組氨酸,半胱氨酸和谷胱甘肽的快速熒光檢測方法,結果令人滿意。2.以乙酸為原料,在不相容體系中,通過微波加熱的方式獲得了水溶性的碳點材料。該制備方法快速簡單,無需復雜的凈化過程。得到的碳點無雜原子摻雜和表面修飾,其量子產率即可高達40%。同時,我們首次發(fā)現合成的CDs可能具有延遲熒光的性質,并給出了可能的發(fā)光機理。隨后,我們證實了由于碳點表面羧基基團的質子化和去質子化作用,其具有明顯的p H依賴發(fā)光性質。根據這一現象,我們建立了一個p H檢測體系,常見的陰離子、陽離子及化合物對其影響很小。該p H熒光探針可以用于環(huán)境水及人體尿液樣品p H的靈敏檢測。3.雖然目前碳點的制備方法多種多樣,愈加成熟,但是大部分文獻報道的碳點只在藍光區(qū)有明顯的發(fā)射,這嚴重限制了碳點的實際應用;而且碳點制備的機理研究也相對較少。在這部分研究中,我們采用無溶劑的固相制備法得到了N摻雜的碳點。該碳點具有均一的尺寸分布,強烈的黃綠色發(fā)光,熒光量子產率高達73.2%。通過對不同制備階段的產物進行詳細的表征,我們提出了一個可能的制備機理,包括分子間脫水,聚合和碳化三步。隨后,我們利用制備的碳點構筑了熒光“on-off-on”體系,用于Fe3+和F-的快速靈敏檢測,最低檢出限分別為50 nmol L-1和75 nmol L-1。4.通過無模板,微波輔助法將碳點封裝在層狀Zn(OH)_2納米片中,得到了CDs/Zn(OH)_2復合材料。該復合材料具有均勻的尺寸,優(yōu)異的熒光性能和快速吸附金屬離子的能力�；诖�,我們建立了一個超靈敏的熒光傳感器,用于分離并檢測水中Cu~(2+)和Hg~(2+)。通過加入適當的掩蔽劑,可以實現兩種金屬離子的選擇性檢測。該熒光傳感器操作簡便,低成本,具有很低的檢出限和令人滿意的重復使用性,有望應用于環(huán)境樣品中重金屬離子的在線/離線的富集、去除和快速檢測。5.在微波加熱的條件下,以四環(huán)素為模板,利用溶膠凝膠法制備碳點-分子印跡復合物,該復合物具有很好的熒光穩(wěn)定性和特異性識別位點,可以選擇性的累積模板分子�；诖瞬牧�,我們建立了一種高靈敏度和選擇性的用于四環(huán)素的熒光檢測方法。在最佳實驗條件下,四環(huán)素的檢測范圍是20 n M~14μM,最低檢出限為5.48 n M。該方法的靈敏度、選擇性以及重復使用性都令人滿意。最后,我們將這個方法用于牛奶樣品中四環(huán)素的檢測,回收率為97.3~105.3%。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O657.3

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本文編號：1312362