新型功能化熒光材料的制備、表征及分析應(yīng)用.pdf

1、熒光材料的深入研究和迅速發(fā)展，使其更加廣泛地應(yīng)用于光學(xué)元件、化學(xué)傳感、生物傳感、催化、生命醫(yī)學(xué)分析等領(lǐng)域，近年來受到了高度重視。熒光納米材料，相比于傳統(tǒng)染料通常不僅具有較高的熒光強(qiáng)度和優(yōu)異的光穩(wěn)定性，而且具有納米材料特有的量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、表面效應(yīng)以及介電限域效應(yīng)等性質(zhì)，從而可以產(chǎn)生傳統(tǒng)的熒光染料不具備的新性能，為物理、化學(xué)、生物、環(huán)境以及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域都能夠帶來新的發(fā)展機(jī)遇。在眾多熒光納米材料中，當(dāng)下研究最熱、發(fā)展最快、應(yīng)

2、用最廣的是半導(dǎo)體量子點(diǎn)和碳量子點(diǎn)兩類熒光納米材料。無機(jī)半導(dǎo)體量子點(diǎn)由于熒光強(qiáng)、粒徑小、光穩(wěn)定性好、發(fā)射波長可靈活調(diào)控，因而受到極大的關(guān)注并得到廣泛應(yīng)用，但同時(shí)這類量子點(diǎn)含有諸如鎘、鉛等重金屬離子，有一定的毒性，因此研究無機(jī)半導(dǎo)體量子點(diǎn)的新型制備方法、表面修飾方法以及降低毒性的措施具有重要意義。碳量子點(diǎn)因具備較低的毒性、良好的生物相容性以及較為穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，已成為人們研究的焦點(diǎn)。近年來研究者圍繞開發(fā)新型制備方法、提高發(fā)光性能、探究發(fā)光機(jī)

3、理探究等進(jìn)行了大量工作。本學(xué)位論文工作在前人基礎(chǔ)上，通過結(jié)合毛細(xì)管電泳分離表征了一類碳量子點(diǎn)可能的發(fā)光機(jī)理；通過優(yōu)選原料并利用綠色節(jié)能的微波熱解法制備了一系列碳量子點(diǎn)熒光材料，并對這些熒光納米材料的性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)表征；通過在半導(dǎo)體量子點(diǎn)表面包覆生物相容性良好的聚合物降低其毒性，以拓展半導(dǎo)體量子點(diǎn)的應(yīng)用。
　　本學(xué)位論文共分為六章。
　　第一章：簡要概述了發(fā)光納米材料的概念。系統(tǒng)介紹了無機(jī)半導(dǎo)體量子點(diǎn)和碳量子點(diǎn)熒光納米材料的性

4、質(zhì)、制備方法、發(fā)展現(xiàn)狀以及在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　第二章：以檸檬酸為碳源，巰基乙胺鹽酸鹽為氮源，利用微波熱解法和水熱法制得了兩種具有相似熒光性質(zhì)但形貌完全不同的熒光材料。微波熱解法制得的產(chǎn)物具有碳量子點(diǎn)的各項(xiàng)特征，而水熱法制得的產(chǎn)物則是一種純凈的有機(jī)熒光小分子。通過毛細(xì)管電泳分離表征，兩種產(chǎn)物的主要發(fā)光體是同一種有機(jī)小分子TPCA，并考察了TPCA的各種性質(zhì)以及潛在的應(yīng)用方向。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)，水熱法可以作為一種簡便有效合成小

5、分子熒光試劑的方法，為其他類似小分子的合成提供了參考思路?；赥PCA，我們結(jié)合銀納米粒子建立了快速檢測痕量多巴胺的新方法。
　　第三章：利用微波熱解法，以檸檬酸為碳源，鹽酸苯胺為氮源，僅用4 min制得了具有特殊熒光性質(zhì)的碳量子點(diǎn)，產(chǎn)物量子產(chǎn)率高達(dá)67.12％。這種碳量子點(diǎn)在乙醇相和水相中能夠展現(xiàn)出不同的光譜行為，基于這種差異，可以用于表征乙醇中水的含量。另外，這種碳量子點(diǎn)水溶液在酸性時(shí)幾乎沒有熒光，但在中性或堿性時(shí)能夠發(fā)出強(qiáng)烈

6、的藍(lán)色熒光，其熒光強(qiáng)度對pH具有靈敏的響應(yīng)，可以用作pH傳感器。
　　第四章：利用微波熱解法，以檸檬酸為碳源，甲胺鹽酸鹽為氮源，制備了藍(lán)色熒光碳量子點(diǎn)。而在原料中加入適量鑭后得到的碳量子點(diǎn)能夠發(fā)出黃色熒光，成功實(shí)現(xiàn)了碳量子點(diǎn)熒光發(fā)射波長的調(diào)控。鑭摻雜碳量子點(diǎn)熒光顏色對pH有很好的響應(yīng)，不同pH下可以呈現(xiàn)不同顏色的熒光(365 nm紫外燈下)。除此之外，鑭摻雜碳量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度對Fe3+具有靈敏的響應(yīng)，可以用作Fe3+的檢測，檢出限

7、為91.2 nmol/L。
　　第五章：利用微波熱解法，以檸檬酸為碳源，甲胺鹽酸鹽為氮源，反應(yīng)4 min即制得熒光碳量子點(diǎn)。這種碳量子點(diǎn)的發(fā)射波長隨著激發(fā)波長的不斷增大而逐漸發(fā)生紅移，因此可以通過調(diào)節(jié)激發(fā)波長，使其發(fā)出不同顏色的熒光。尤為重要的是，合成的碳量子點(diǎn)具有高效的催化性能，能夠顯著催化水合肼還原亞甲基藍(lán)的反應(yīng)，其催化性能與金屬納米催化劑相當(dāng)。我們成功的將這種碳量子點(diǎn)應(yīng)用于黃河水中亞甲基藍(lán)的催化還原。
　　第六章：本章