烏頭酸基熒光碳納米材料的制備與分析應(yīng)用.pdf

1、近年來，熒光碳納米材料因其環(huán)境友好性備受關(guān)注并取得了飛速的發(fā)展。碳點(diǎn)做為熒光碳納米材料家族中的新成員，自2004年首次被報(bào)道以來便吸引了廣大科研工作者的關(guān)注。與傳統(tǒng)有機(jī)小分子染料相比，碳點(diǎn)具有良好的光學(xué)穩(wěn)定性、生物相容性和低的細(xì)胞毒性，因此在生命分析領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。縱觀碳點(diǎn)的研究現(xiàn)狀，仍然存在兩方面的問題亟待解決：其一，所制備碳點(diǎn)的量子產(chǎn)率普遍較低，限制了碳點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用；其二，現(xiàn)有碳點(diǎn)的熒光顏色較為單一且多為藍(lán)色，限制了其在生物

2、學(xué)中的應(yīng)用。因此，尋找新的碳源前驅(qū)體，拓展和完善制備碳點(diǎn)的方法，以獲得高量子產(chǎn)率或多波長發(fā)射的碳點(diǎn)成為該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
　　本學(xué)位論文的研究工作以提高碳點(diǎn)的量子產(chǎn)率和調(diào)控碳點(diǎn)的發(fā)射波長為目標(biāo)，發(fā)展了以烏頭酸為碳源，尿素、乙二胺或1,2,4-三氨基苯鹽酸鹽為共摻雜試劑，通過合理設(shè)計(jì)制備方案，制備出高量子產(chǎn)率的烏頭酸基熒光碳納米材料并實(shí)現(xiàn)了對發(fā)射波長的調(diào)控，初步探索了其在分析化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。全文共分為4章：
　　第一章：簡單介

3、紹了熒光碳納米材料的研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)聚焦于研究者們針對提高碳點(diǎn)量子產(chǎn)率和調(diào)控其發(fā)射波長上做出的嘗試與努力，并據(jù)此總結(jié)了碳點(diǎn)的制備方法。
　　第二章：以烏頭酸和乙二胺為前驅(qū)體，利用微波法快速制備出一種高量子產(chǎn)率的藍(lán)色熒光碳點(diǎn)。通過系統(tǒng)考察反應(yīng)物配比、微波功率及微波時間等因素對產(chǎn)物熒光性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)烏頭酸和乙二胺的摩爾比為1:3，微波功率為700 W，反應(yīng)時間為6 min時，所得碳點(diǎn)的熒光量子產(chǎn)率最高。該碳點(diǎn)平均粒徑為2.9 nm，分

4、散性好。最佳激發(fā)波長為360 nm，最佳發(fā)射波長為450 nm，絕對量子產(chǎn)率為45％?；谠撎键c(diǎn)優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)，我們設(shè)計(jì)了一種“on-off-on”熒光傳感探針用于檢測汞離子及半胱氨酸，檢出限分別為5.5和30 nM。該傳感器具有良好的穩(wěn)定性和循環(huán)性，并成功用于測定各種水體中的汞離子和細(xì)胞中的半胱氨酸。
　　第三章：在第二章工作的基礎(chǔ)上，以烏頭酸為碳源，乙二胺和尿素分別為摻雜試劑，利用水熱法或微波法制得四種熒光碳點(diǎn)（AA&EDA-

5、MW-CDs、AA&EDA-HT-CDs、AA&Urea-MW-CDs、AA&Urea-HT-CDs）。其中，以烏頭酸和尿素為前驅(qū)體通過微波法制得了一種黃色熒的碳點(diǎn)（AA&Urea-MW-CDs），通過系統(tǒng)地考察反應(yīng)物配比，微波功率及微波時間等因素對產(chǎn)物熒光性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)烏頭酸和尿素的質(zhì)量分別為0.0871 g和0.3604 g、微波功率為700 W、反應(yīng)時間為5 min時，所制得碳點(diǎn)的熒光量子產(chǎn)率最高。以甲醇和水（V甲醇/V水=1

6、0%）為洗脫劑，利用反相硅膠柱對所制備的碳點(diǎn)進(jìn)行分離純化，純化后所得碳點(diǎn)的絕對量子產(chǎn)率可達(dá)44%。進(jìn)一步的表征發(fā)現(xiàn)該碳點(diǎn)具有良好的分散性、較高的光學(xué)穩(wěn)定性以及優(yōu)良的生物相容性。該黃色熒光碳點(diǎn)可有效規(guī)避生物本底熒光（藍(lán)色）的干擾，已成功用于肝癌細(xì)胞（SMMC-7721）的熒光成像。
　　第四章：為了進(jìn)一步研究碳源前驅(qū)體對產(chǎn)物熒光性質(zhì)的影響，本章工作中我們選用含有共軛結(jié)構(gòu)的芳香胺作為共摻雜試劑，即以烏頭酸和1,2,4-三氨基苯鹽酸鹽為