碳量子點(diǎn)的制備及其在熒光分析中的應(yīng)用研究.pdf

1、碳量子點(diǎn)是近年來碳材料中的新星，它和傳統(tǒng)半導(dǎo)體量子點(diǎn)一樣擁有納米級(jí)的粒子尺寸、優(yōu)秀的電子傳導(dǎo)能力和極強(qiáng)的熒光，比傳統(tǒng)半導(dǎo)體量子點(diǎn)更有生物相容性，更容易實(shí)現(xiàn)表面官能化，制備過程更加簡單。碳量子點(diǎn)在生物學(xué)成像、光催化、太陽能電池和熒光分析領(lǐng)域都已經(jīng)有所應(yīng)用，具有比傳統(tǒng)半導(dǎo)體量子點(diǎn)更廣闊的發(fā)展?jié)摿Α?br>　　當(dāng)前對(duì)碳量子點(diǎn)的研究主要集中于N、S單摻或二元共摻碳量子點(diǎn)，對(duì)其它摻雜元素和三元共摻碳量子點(diǎn)的研究較少。對(duì)包覆碳量子點(diǎn)的制備方法及應(yīng)用

2、研究不足。缺少簡單高效合成熒光可調(diào)碳量子點(diǎn)的方法。碳量子點(diǎn)熒光分析目標(biāo)主要集中于Fe3+和Hg2+，對(duì)其它分析目標(biāo)（尤其是陰離子和中性分子）研究不足，熒光檢測(cè)機(jī)理探討不夠深入。
　　針對(duì)上述研究背景，本研究在第三章中，使用水熱法制備N、S、P三元共摻碳量子點(diǎn)，再以共摻碳量子點(diǎn)為熒光探針，實(shí)現(xiàn)對(duì)Eu3+離子的檢測(cè)。此章節(jié)研究的意義在于填補(bǔ)了相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)對(duì)三元共摻碳量子點(diǎn)的研究的空白，創(chuàng)新性地建立了熒光分析Eu3+離子的檢測(cè)方法。在第四

3、章中，先制備N摻雜碳量子點(diǎn)，再用對(duì)甲基磺?；h(huán)糊精對(duì)其進(jìn)行包覆，制備出β-環(huán)糊精包覆的碳量子點(diǎn);包覆碳量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度會(huì)被F-離子增強(qiáng)，基于此原理開發(fā)了對(duì)F-離子的熒光分析新方法。此章節(jié)為包覆碳量子點(diǎn)的制備提供了新思路，拓展了碳量子點(diǎn)在檢測(cè)陰離子方面的應(yīng)用，在眾多碳量子點(diǎn)檢測(cè)陽離子的研究中有特殊的意義。在第五章中，以鄰苯二胺和正丙醇為原料制備了發(fā)射光為黃光的碳量子點(diǎn);基于黃光碳量子點(diǎn)和金納米粒子的熒光內(nèi)濾效應(yīng)，建立了檢測(cè)三聚氰胺的新方法

4、。此章節(jié)研究的意義在于制備出了較少見的發(fā)射光為黃光的碳量子點(diǎn)，為制備熒光可調(diào)碳量子點(diǎn)邁出探索性的一步;開發(fā)的檢測(cè)方法體現(xiàn)了熒光內(nèi)濾原理的靈活運(yùn)用，對(duì)三聚氰胺的檢測(cè)范圍和國標(biāo)使用的液相色譜法基本一致，具有操作簡便、檢測(cè)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
　　得到的結(jié)論有:
　　(1)N、S、P三元共摻碳量子點(diǎn)的平均粒徑為20 nm;紫外可見吸收光譜在209 nm和342 nm處有明顯的吸收峰，分別對(duì)應(yīng)共軛體系中的π-π*躍遷和表面態(tài)能級(jí);X射線光

5、電子能譜證實(shí)N、S、P與C都形成了化學(xué)鍵;紅外吸收光譜顯示碳量子點(diǎn)表面含有豐富的羥基、氨基和C=O、 C-N、P-O、C-S結(jié)構(gòu)。共摻碳量子點(diǎn)最大激發(fā)波長350 nm，最大發(fā)射波長443nm，發(fā)射光為藍(lán)光，半峰寬77 nm，沒有基于激發(fā)光改變發(fā)射光的現(xiàn)象。共摻碳量子點(diǎn)檢測(cè)Eu3+線性范圍為4.878μmol·L-1到33.33μmol·L-1，線性方程為⊿F=10.2C-19.2，相關(guān)系數(shù)0.998，檢出限為0.367μmol·L-1，

6、選擇性良好，在模擬廢水檢測(cè)Eu3+中平均回收率103.6％。
　　(2)環(huán)糊精包覆碳量子點(diǎn)平均粒徑為50 nm;在215 nm處有紫外可見吸收峰，說明含有其含有大量π-π*鍵;X射線光電子能譜說明β-環(huán)糊精通過C-N-C結(jié)構(gòu)與量子點(diǎn)碳骨架相連，形成包覆;紅外吸收光譜顯示碳量子點(diǎn)表面含有豐富的羥基、氨基和C=O、C=C、C-N、C-O-C等官能團(tuán)。包覆碳量子點(diǎn)最大激發(fā)波長348nm，最大發(fā)射波長462 nm，發(fā)射光為藍(lán)光，半峰寬92

7、 nm，有基于激發(fā)光改變發(fā)射光的現(xiàn)象。檢測(cè)F-線性范圍27.62μmol·L-1到544.6μmol·L-1，線性方程為⊿F=0.383C-1.69，線性相關(guān)系數(shù)0.998，檢出限0.367μmol·L-1，選擇性良好，在檢測(cè)牙膏中的F-離子實(shí)驗(yàn)中平均誤差5.8％。
　　(3)黃光碳量子點(diǎn)平均粒徑為30 nm;紫外可見吸收峰圖譜說明碳量子點(diǎn)含有π-π*鍵和表面態(tài)能級(jí)吸收;X射線光電子能譜顯示碳量子點(diǎn)含有C、N、O元素;紅外吸收光譜