熒光碳納米材料的合成及其性質(zhì)研究.pdf

1、熒光碳納米材料(Fluorescent carbon nanomaterials，F(xiàn)CNPs)，作為一種新型的熒光材料，在光學(xué)和生物分析應(yīng)用上顯示出優(yōu)異的性能。相比有機(jī)染料，F(xiàn)CNPs的光化學(xué)穩(wěn)定性更好，在生物體內(nèi)不發(fā)生光降解從而避免了干擾作用。相比傳統(tǒng)的量子點(diǎn)，F(xiàn)CNPs沒(méi)有潛在的生物毒性和光閃爍問(wèn)題。總的來(lái)說(shuō)，F(xiàn)CNPs具有四個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì):(1)激發(fā)光譜譜寬，從紫外區(qū)域一直延伸到可見(jiàn)光區(qū)域;(2)其熒光性質(zhì)非常穩(wěn)定，在經(jīng)過(guò)數(shù)小時(shí)的激

2、發(fā)光照射后，其熒光強(qiáng)度仍然保持不變;(3)細(xì)胞滲透能力好;(4)生物兼容性好，毒性較低，目前，熒光碳納米材料已經(jīng)成功地應(yīng)用于生物成像、藥物運(yùn)輸、環(huán)境檢測(cè)、光催化、能量轉(zhuǎn)換、光電子以及傳感領(lǐng)域。目前，F(xiàn)CNPs的制備方法包括激光消融法、模板法、電化學(xué)法、水熱法、和濃酸氧化有機(jī)物碳化法等等。在以上方法中，水熱法因其具有較好的可控性、易于操作以及溫和的反應(yīng)條件而受到青睞，是一種制各熒光納米材料的重要方法。通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、原料比例以

3、及其他相關(guān)參數(shù)，可以制備大小、成分以及表面結(jié)構(gòu)可控的熒光納米顆粒，從而使得我們能夠改變其光學(xué)性質(zhì)?；谝陨媳尘?，本論文開(kāi)展了基于水熱法不同碳源FCNPs的合成及其光學(xué)性質(zhì)研究工作。主要內(nèi)容如下:
　　(1)以廚房垃圾（如葡萄皮）為原材料，基于簡(jiǎn)單的水熱反應(yīng)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)了一種可規(guī)模量產(chǎn)的制備水溶性熒光碳量子點(diǎn)的方法。我們從實(shí)驗(yàn)和理論兩個(gè)層面討論了循環(huán)利用廚房垃圾合成碳點(diǎn)的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，制得的碳量子點(diǎn)具有較好的耐鹽性，并因與Hg

4、2+形成復(fù)合物從而導(dǎo)致其熒光猝滅，而對(duì)Hg2+具有較高的選擇性。
　　(2)以生物分子L-脯氨酸為單體，合成了類(lèi)石墨聚脯氨酸量子點(diǎn)GPDs，它的水分散性好、保質(zhì)期長(zhǎng)、pH穩(wěn)定性強(qiáng)、熒光量子產(chǎn)率高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該量子點(diǎn)可應(yīng)用于CBRH7919細(xì)胞的生物成像，并且在較大濃度范圍內(nèi)，沒(méi)有明顯的生物毒性。
　　(3)以甘氨酸和葡萄糖為原料（雙碳源），采用一步水熱法，制備了摻氮碳量子點(diǎn)NCDs。該量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度比單碳源法（葡萄糖或