熒光碳納米材料的合成及其性質研究.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，在光學和生物分析應用上顯示出優(yōu)異的性能。相比有機染料，F(xiàn)CNPs的光化學穩(wěn)定性更好，在生物體內不發(fā)生光降解從而避免了干擾作用。相比傳統(tǒng)的量子點，F(xiàn)CNPs沒有潛在的生物毒性和光閃爍問題?？偟膩碚f，F(xiàn)CNPs具有四個明顯的優(yōu)勢:(1)激發(fā)光譜譜寬，從紫外區(qū)域一直延伸到可見光區(qū)域;(2)其熒光性質非常穩(wěn)定，在經過數小時的激

2、發(fā)光照射后，其熒光強度仍然保持不變;(3)細胞滲透能力好;(4)生物兼容性好，毒性較低，目前，熒光碳納米材料已經成功地應用于生物成像、藥物運輸、環(huán)境檢測、光催化、能量轉換、光電子以及傳感領域。目前，F(xiàn)CNPs的制備方法包括激光消融法、模板法、電化學法、水熱法、和濃酸氧化有機物碳化法等等。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。通過調節(jié)反應溫度、反應時間、原料比例以

3、及其他相關參數，可以制備大小、成分以及表面結構可控的熒光納米顆粒，從而使得我們能夠改變其光學性質。基于以上背景，本論文開展了基于水熱法不同碳源FCNPs的合成及其光學性質研究工作。主要內容如下:
　　(1)以廚房垃圾（如葡萄皮）為原材料，基于簡單的水熱反應過程，發(fā)現(xiàn)了一種可規(guī)模量產的制備水溶性熒光碳量子點的方法。我們從實驗和理論兩個層面討論了循環(huán)利用廚房垃圾合成碳點的可行性。實驗結果顯示，制得的碳量子點具有較好的耐鹽性，并因與Hg

4、2+形成復合物從而導致其熒光猝滅，而對Hg2+具有較高的選擇性。
　　(2)以生物分子L-脯氨酸為單體，合成了類石墨聚脯氨酸量子點GPDs，它的水分散性好、保質期長、pH穩(wěn)定性強、熒光量子產率高。實驗結果顯示，該量子點可應用于CBRH7919細胞的生物成像，并且在較大濃度范圍內，沒有明顯的生物毒性。
　　(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NCDs。該量子點的熒光強度比單碳源法（葡萄糖或