碳基納米材料的制備與發(fā)光檢測應(yīng)用.pdf

1、熒光納米碳點是一種繼富勒烯、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熒光碳點的合成和應(yīng)用進行了深入的研究，最近幾年的研究報道了各種方法制備的熒光碳點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。本文從熒光碳點的實際應(yīng)用的需求出發(fā)，通過多種熒光碳點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。通過HRTEM、SEM、FTIR、XPS、XRD、PL等多種手段分析熒光碳點的微觀結(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、化學(xué)發(fā)光及白光LED?；跓晒馓键c的獨特光學(xué)性能，本文制備了多種熒光碳點，考察其獨特的光學(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，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。該熒光碳點的平均粒徑在6nm左右，熒光量子產(chǎn)率可達。經(jīng)TEM/HRTEM觀察，該熒光碳點為無定形碳結(jié)構(gòu)，可觀察到石墨（112）衍射條紋。在將該熒光碳點溶于去離子水后，在紫外光下可觀察到藍色熒光，同時在自然光下，該熒光碳點具有紅色顏色

4、，在加入過氧化氫后，碳點溶液在紫外光下熒光轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，同時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的納米檢測器，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現(xiàn)定量化學(xué)分析檢測。
　?。?）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色、綠色、紅色的熒光碳點，通過使用不同有機溶劑提取純

5、化，獲得不同發(fā)光性能的熒光碳點。該熒光碳點的平均粒徑在6nm左右，熒光量子產(chǎn)率可達。經(jīng)TEM/HRTEM觀察，該熒光碳點為無定形碳結(jié)構(gòu)，可觀察到石墨（112）衍射條紋。在將該熒光碳點溶于無水乙醇后，在紫外光下可觀察到藍色、綠色、黃綠色熒光。使用此三種熒光碳點作為發(fā)光體，利用雙草酸酯（CPPO）/過氧化氫（H2O2)化學(xué)發(fā)光體系，可實現(xiàn)明亮的、肉眼可見的長時間化學(xué)發(fā)光。基于該化學(xué)發(fā)光現(xiàn)象，可建立有效的化學(xué)發(fā)光檢測體系。同時，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色、綠色的熒光碳點，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，可實現(xiàn)明亮的、肉眼可見的長時間化學(xué)發(fā)光，該實驗方法有望取代傳統(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，利用不同的方式將該熒光碳點制備為熒光粉，可以有效阻止或假若熒光碳點的自淬滅效