碳量子點(diǎn)的制備及其在化學(xué)傳感上的應(yīng)用.pdf

1、碳量子點(diǎn)是近年來廣受研究者關(guān)注的一種零維碳基熒光納米材料。碳量子點(diǎn)具有無定形態(tài)或者結(jié)晶態(tài)的結(jié)構(gòu)，由于量子限域效應(yīng)和邊緣效應(yīng)有著較好的熒光特性。另外，碳量子點(diǎn)具有較高的溶解度和化學(xué)穩(wěn)定性、低細(xì)胞毒性、良好的生物相容性以及相較于傳統(tǒng)半導(dǎo)體量子點(diǎn)和有機(jī)染料良好的耐光漂白的特性，使其在化學(xué)生物傳感和生物成像領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力。在制備碳量子點(diǎn)的多種方法中，水熱法具有安全、經(jīng)濟(jì)、操作簡單的優(yōu)勢，通過反應(yīng)物質(zhì)的選擇和加熱條件的控制，可以制備出性質(zhì)

2、各異的碳量子點(diǎn)以適合各種不同的應(yīng)用條件，而且所制備的碳量子點(diǎn)一般無需進(jìn)一步的鈍化即可應(yīng)用于熒光檢測之中。
　　磷酸鹽是一種常見的鹽類。在人體內(nèi)，磷酸鹽是DNA的組分之一，并且在能量的存儲和運(yùn)輸之間起著重要作用；在自然環(huán)境中，磷酸鹽濃度過高則會導(dǎo)致水體的富營養(yǎng)化，引起一系列的不良后果。亞硝酸鹽是分布極為廣泛的一種無機(jī)鹽。由于其活潑的化學(xué)特性，亞硝酸鹽在環(huán)境中的含量一般較低，不會造成迅速嚴(yán)重的影響。然而，由于亞硝酸鹽來源的多樣性，可能

3、會通過種種原因在局部形成富集，從而產(chǎn)生危害。另外，亞硝酸鹽有時被用作食品防腐劑，但如果在食品中含量過高，則會直接損害食用者的健康。因此，實(shí)現(xiàn)對磷酸鹽、亞硝酸鹽的檢測在環(huán)境監(jiān)測、食品安全等方面具有重要的意義。另外，由于在水體中亞硝酸鹽含量隨地點(diǎn)、溫度等因素變化的特性，需要一種實(shí)時現(xiàn)場的檢測方法。而熒光檢測具有方便快捷、抗電磁干擾的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測的潛力，在化學(xué)傳感的領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　本論文在國家自然科學(xué)基金“基于開放大

4、空氣孔微結(jié)構(gòu)光纖的超靈敏NO傳感器研究”（NO.61575150）和湖北省自然科學(xué)基金“基于石墨烯/量子點(diǎn)的新型光纖葡萄糖傳感器研究”（NO.2014CFB831）的資助下，制備了碳量子點(diǎn)熒光探針，并將其分別應(yīng)用于磷酸鹽和亞硝酸鹽的檢測中。本文主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下：
　　（1）通過水熱法使用兩種體系（檸檬酸和乙二胺，葉酸和氫氧化鈉）合成了熒光碳量子點(diǎn)。對碳量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)、光學(xué)特性進(jìn)行了表征，研究了不同反應(yīng)物和反應(yīng)溫度對量子點(diǎn)光學(xué)性

5、質(zhì)的影響規(guī)律，確定了最佳反應(yīng)條件。
　?。?）采用以檸檬酸為碳源的碳量子點(diǎn)，對磷酸鹽的熒光檢測進(jìn)行了研究。引入Stern-Volmer方程定量研究了鐵離子對碳量子點(diǎn)的猝滅作用，并進(jìn)一步建立了碳量子點(diǎn)/氯化鐵混合溶液的相對熒光強(qiáng)度與磷酸二氫鈉濃度之間的關(guān)系。
　　（3）采用以葉酸為碳源的碳量子點(diǎn)，對亞硝酸鹽的熒光檢測進(jìn)行了研究。對比了不同pH值下碳量子點(diǎn)熒光性質(zhì)的不同與亞硝酸鹽對碳量子點(diǎn)熒光的不同程度的作用。引入Stern-V