碳量子點的小分子表面修飾和氮元素?fù)诫s及其在生物成像和傳感中的應(yīng)用.pdf

1、碳量子點由于其獨特的發(fā)光和電子特性，低毒性，良好的生物相容性和強抗光漂白能力，在光電器件、光催化和生物成像領(lǐng)域都有很大的潛在應(yīng)用。其中，其特殊的光致發(fā)光性質(zhì)尤引人關(guān)注。
　　但由于碳量子點具有相對較低的發(fā)光量子產(chǎn)率，發(fā)射位置隨激發(fā)光而移動和尚不明確的發(fā)光機制，使其在生物成像和分析檢測實際應(yīng)用中仍存在一些障礙。研究表明，經(jīng)過化學(xué)修飾或改性的碳量子點不僅能提高碳量子點在溶劑中的分散性，而且還能提高它們的量子產(chǎn)率和有效地調(diào)變其光致發(fā)光。

2、由于碳量子點獨特的電子和結(jié)構(gòu)特性，它們經(jīng)化學(xué)修飾后，溶解度和光學(xué)性能大大改善，所產(chǎn)生的熒光相比于普通熒光分子更穩(wěn)定持久。因此，急需在這方面進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究。對碳量子點進(jìn)行功能化表面修飾和元素?fù)诫s有望能調(diào)變和增強發(fā)光，為碳量子點后續(xù)的反應(yīng)和應(yīng)用提供一個重要的中間體，還為高靈敏和高選擇的化學(xué)和生物傳感器的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，這對于碳納米材料的應(yīng)用和納米科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展是非常重要的。
　　本文通過理論和實驗相結(jié)合系統(tǒng)地研究了一系列有機小分

3、子修飾的碳量子點的表面化學(xué);研究了一步水熱合成氮摻雜碳量子點的方法，比較所制備的氮摻雜碳量子點和普通碳量子點的光學(xué)性質(zhì)，并將氮摻雜碳量子點用于pH值的響應(yīng)以及金屬離子和H2O2的檢測。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.合成了一系列不同有機小分子修飾的碳量子點。實驗結(jié)果顯示，醇、胺和硫醇等官能團(tuán)的表面功能化可以有效地調(diào)變碳量子點的熒光，經(jīng)1,2-乙二胺修飾的碳量子點的發(fā)光效率達(dá)到了17.6％。通過理論計算探究其熒光增強機制，有機小分子的表

4、面修飾不僅可以調(diào)變熒光發(fā)射位置，而且修飾的二胺可以有效增強碳量子點的熒光。細(xì)胞毒性和生物成像實驗表明，表面修飾的碳量子點表現(xiàn)出比普通碳量子點更低的毒性，但顯示出比普通碳量子點更好的的生物標(biāo)記能力。
　　2.選取不同的氮源，采用水熱法一步合成氮摻雜碳量子點，得到了一系列具有不同氮含量的氮摻雜碳量子點，氮原子的引入能使其量子產(chǎn)率大大提高，最高可以達(dá)到36.3％，這種熒光增強可能來源于摻入氮原子的質(zhì)子化和由于碳量子點上氮原子的引入所形成