碳基納米材料的制備與發(fā)光檢測(cè)應(yīng)用.pdf

1、熒光納米碳點(diǎn)是一種繼富勒烯、碳納米管及石墨烯之后另一種新型碳納米材料，其顆粒直徑在10納米以下時(shí)具有良好的水溶性，由于其具有良好的化學(xué)惰性、生物低毒性、易于功能化和抗光漂白性光穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，已在當(dāng)代納米材料家族中占據(jù)重要地位。自從2004年以電化學(xué)法制備的碳點(diǎn)出現(xiàn)明亮多彩的發(fā)光現(xiàn)象后，世界各地的研究小組開始對(duì)熒光碳點(diǎn)的合成和應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究，最近幾年的研究報(bào)道了各種方法制備的熒光碳點(diǎn)以及其在在生物熒光成像、光催化、納米傳感等領(lǐng)域

2、的應(yīng)用。本文從熒光碳點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用的需求出發(fā)，通過多種熒光碳點(diǎn)的制備工藝及修飾過程，篩選或創(chuàng)造的使用不同的合成方式，制備了具有不同發(fā)光性能的熒光碳點(diǎn)。通過HRTEM、SEM、FTIR、XPS、XRD、PL等多種手段分析熒光碳點(diǎn)的微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、結(jié)晶狀態(tài)、熒光性能，光穩(wěn)定性等物理性能。在此基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用于光致發(fā)光檢測(cè)、化學(xué)發(fā)光及白光LED?；跓晒馓键c(diǎn)的獨(dú)特光學(xué)性能，本文制備了多種熒光碳點(diǎn)，考察其獨(dú)特的光學(xué)性能和化學(xué)性能。論文的具體工

3、作如下：
　　（1）以檸檬酸為碳源，尿素為氮源，N,N-二甲基甲酰胺（DMF）為表面鈍化劑，通過水熱法，可以大量獲得高量子產(chǎn)率的熒光碳點(diǎn)，通過乙醇溶劑篩選，可以獲得一種在紫外燈下具有寬發(fā)射譜的熒光碳點(diǎn)。該熒光碳點(diǎn)的平均粒徑在6nm左右，熒光量子產(chǎn)率可達(dá)。經(jīng)TEM/HRTEM觀察，該熒光碳點(diǎn)為無定形碳結(jié)構(gòu)，可觀察到石墨（112）衍射條紋。在將該熒光碳點(diǎn)溶于去離子水后，在紫外光下可觀察到藍(lán)色熒光，同時(shí)在自然光下，該熒光碳點(diǎn)具有紅色顏色

4、，在加入過氧化氫后，碳點(diǎn)溶液在紫外光下熒光轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，同時(shí)自然光下顏色由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，利用這兩種現(xiàn)象，本文開發(fā)出一種基于熒光碳點(diǎn)的納米檢測(cè)器，通過熒光與比色兩種方式，利用光致發(fā)光光譜與吸收譜變化實(shí)現(xiàn)定量化學(xué)分析檢測(cè)。
　?。?）以檸檬酸為碳源，尿素為氮源，分別使用水、N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）N,N-二甲基甲酰胺（DMF）為表面鈍化劑，使用水熱法分別制備出在紫外光下具有藍(lán)色、綠色、紅色的熒光碳點(diǎn)，通過使用不同有機(jī)溶劑提取純

5、化，獲得不同發(fā)光性能的熒光碳點(diǎn)。該熒光碳點(diǎn)的平均粒徑在6nm左右，熒光量子產(chǎn)率可達(dá)。經(jīng)TEM/HRTEM觀察，該熒光碳點(diǎn)為無定形碳結(jié)構(gòu)，可觀察到石墨（112）衍射條紋。在將該熒光碳點(diǎn)溶于無水乙醇后，在紫外光下可觀察到藍(lán)色、綠色、黃綠色熒光。使用此三種熒光碳點(diǎn)作為發(fā)光體，利用雙草酸酯（CPPO）/過氧化氫（H2O2)化學(xué)發(fā)光體系，可實(shí)現(xiàn)明亮的、肉眼可見的長(zhǎng)時(shí)間化學(xué)發(fā)光?；谠摶瘜W(xué)發(fā)光現(xiàn)象，可建立有效的化學(xué)發(fā)光檢測(cè)體系。同時(shí)，課題組以檸檬酸

6、為碳源，尿素為氮源，使用微波法制備出在紫外光下具有藍(lán)色、綠色的熒光碳點(diǎn)，通過離心提純后，溶于無水乙醇，利用雙草酸酯（CPPO）/過氧化氫（H2O2)化學(xué)發(fā)光體系，可實(shí)現(xiàn)明亮的、肉眼可見的長(zhǎng)時(shí)間化學(xué)發(fā)光，該實(shí)驗(yàn)方法有望取代傳統(tǒng)熒光染料。
　?。?）以檸檬酸鈉為碳源，尿素為氮源，使用水、N,N-二甲基乙酰胺（DMF）為表面鈍化劑，使用溶劑熱法制備熒光碳納米點(diǎn)，利用不同的方式將該熒光碳點(diǎn)制備為熒光粉，可以有效阻止或假若熒光碳點(diǎn)的自淬滅效