熒光摻雜碳點(diǎn)的制備、表征及其應(yīng)用研究.pdf

1、目的：
　　熒光碳點(diǎn)（CDs）作為一種新型的碳納米材料因具有優(yōu)良的光學(xué)性能、優(yōu)越的生物相容性、良好的水溶性、較低的細(xì)胞毒性等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于熒光探針、光催化劑、生物成像和熒光化學(xué)傳感器等領(lǐng)域。雖然碳點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)很多，但是傳統(tǒng)的碳點(diǎn)熒光量子產(chǎn)率相對較低，極大限制了其在化學(xué)傳感、藥物載體、生物成像等領(lǐng)域的發(fā)展。研究者們利用各種方法來提高碳點(diǎn)的量子產(chǎn)率，發(fā)現(xiàn)將N、S、P等雜原子與碳點(diǎn)摻雜可以有效提高碳點(diǎn)的量子產(chǎn)率。因此，制備高量子產(chǎn)率的摻雜碳

2、點(diǎn)并開發(fā)其在分析測試中的應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義。
　　方法：
　　本文利用微波加熱法成功制備了硼氮共摻雜碳點(diǎn)（BNCDs）和氮硫共摻雜碳點(diǎn)（NSCDs）。通過透射電鏡（TEM）、X射線衍射法（XRD）、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、X射線光電子能譜（XPS）等技術(shù)對這兩種摻雜碳點(diǎn)的形狀、粒徑大小、官能團(tuán)及元素組成等進(jìn)行了表征。利用紫外-可見吸收光譜（UV-Vis）和熒光光譜考察了摻雜碳點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)。BNCDs的熒光強(qiáng)度隨著溶液

3、中Hg2+或姜黃素濃度的增加顯著降低，利用此現(xiàn)象分別建立了檢測Hg2+和姜黃素的方法。基于Hg2+對NSCDs熒光猝滅及還原型谷胱甘肽（GSH）使NSCDs-Hg2+體系熒光恢復(fù)的特性，建立了檢測GSH的“開關(guān)”型（turn off/on）熒光探針。
　　結(jié)果：
　　分別對BNCDs和NSCDs的形態(tài)、元素組成及官能團(tuán)進(jìn)行了表征。以BNCDs為熒光探針，對Hg2+和姜黃素進(jìn)行了定量測定。Hg2+的檢出限（LOD）是2.3 n

4、M，線性范圍是0.04～22.00μM。此外，姜黃素的檢出限和線性范圍分別為65 nM、0.2～12.5μM。該方法被成功用于自來水和湖水樣品中Hg2+的測定，加標(biāo)回收率在99.8～101.8％之間。對尿樣和血樣中姜黃素的含量進(jìn)行了測定，回收率是96.5～105.5%。我們還構(gòu)建了一種基于NSCDs的“開關(guān)”型熒光探針，實(shí)現(xiàn)了GSH的微量測定。向NSCDs溶液中引入Hg2+后，NSCDs熒光明顯被猝滅，此時(shí)NSCDs-Hg2+體系處于熒

5、光“關(guān)閉”的狀態(tài)。向NSCDs-Hg2+體系加入GSH溶液后，NSCDs熒光得到恢復(fù)，此時(shí)體系處于熒光“打開”的狀態(tài)，這一過程可用于GSH的測定，檢出限為52 nM，線性范圍是0.5～34.0μM。
　　結(jié)論：
　　基于Hg2+和姜黃素對BNCDs熒光的猝滅，分別建立了實(shí)際水樣中Hg2+和實(shí)際樣品中姜黃素的檢測方法。初步推斷Hg2+對BNCDs的熒光猝滅主要為靜態(tài)猝滅過程，姜黃素對BNCDs熒光猝滅主要是內(nèi)濾光效應(yīng)和動(dòng)態(tài)猝滅

6、。利用Hg2+使NSCDs熒光猝滅和GSH對NSCDs-Hg2+體系熒光恢復(fù)的過程，構(gòu)建了“開關(guān)”型熒光探針，用于實(shí)際尿樣和血樣中GSH的檢測，獲得滿意的結(jié)果。探討了NSCDs熒光猝滅和恢復(fù)的機(jī)理。Hg2+與NSCDs相互作用的過程主要為動(dòng)態(tài)猝滅。由于GSH對Hg2+的親和力很強(qiáng)，向NSCDs-Hg2+體系加入GSH后，GSH與Hg2+形成穩(wěn)定的配合物，從而使NSCDs熒光得到恢復(fù)。
　　本課題為山西醫(yī)科大學(xué)校級(jí)博士啟動(dòng)基金項(xiàng)目：