基于微流控芯片技術(shù)合成碳量子點(diǎn)及其性質(zhì)研究.pdf

1、近年來，碳量子點(diǎn)（Carbon Quantum Dots, CQDs）因具備親水性，低細(xì)胞毒性，化學(xué)及光穩(wěn)定性等優(yōu)異性質(zhì)，在化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、傳感學(xué)及光電子學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注與應(yīng)用。傳統(tǒng)宏觀體系合成碳量子點(diǎn)時(shí)存在操作繁瑣、反應(yīng)控制困難、反應(yīng)物耗量大等不足。微流控芯片技術(shù)（Microfluidic Chip）能夠?qū)悠返幕旌?、反?yīng)、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊幾平方厘米的芯片上，極大簡化了實(shí)驗(yàn)操作，同時(shí)通道內(nèi)流體通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制

2、，提高了反應(yīng)的可控性，通道小尺寸的特點(diǎn)，使試劑消耗量低。微流控芯片憑借自身具備的獨(dú)特優(yōu)勢，在化學(xué)合成領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注，但用于碳量子點(diǎn)合成的研究所見報(bào)道尚且較少。
　　本課題旨在基于抗壞血酸在醋酸銅催化下的熱分解反應(yīng)設(shè)計(jì)制作一款新型的微流控芯片用于碳量子點(diǎn)合成。實(shí)驗(yàn)過程中分別在宏觀體系及微流控芯片中進(jìn)行了碳量子點(diǎn)的合成實(shí)驗(yàn)，并對產(chǎn)物的熒光性能、化學(xué)組成、形貌結(jié)構(gòu)等進(jìn)行系統(tǒng)的分析，同時(shí)考察所得碳量子點(diǎn)在pH及Fe3+檢測領(lǐng)域的應(yīng)用。

3、
　　首先，宏觀體系中制備出了在365nm紫外光照射下發(fā)射藍(lán)色熒光的親水性碳量子點(diǎn)，該碳量子點(diǎn)為準(zhǔn)球形、具有明顯晶格結(jié)構(gòu)、表面含有大量羥基與羧基。其次，根據(jù)合成反應(yīng)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)制作了一款用于碳量子點(diǎn)合成的新型微流控芯片，該芯片可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物的高效混合，并為碳量子點(diǎn)的生長提供足夠的時(shí)間，通過控制反應(yīng)物的流體力學(xué)與熱力學(xué)參數(shù)，在芯片出口處可以收集到具有熒光性能的碳量子點(diǎn)產(chǎn)物。X射線光電子能譜、紅外光譜、紫外-可見吸收光譜分析結(jié)果顯示，利

4、用該芯片合成的碳量子點(diǎn)表面相比于宏觀體系合成的樣品含有更多的C=C鍵，說明反應(yīng)物的碳化過程在芯片中進(jìn)行的更加徹底。再次，利用芯片合成的碳量子點(diǎn)在中性條件下具有最佳的熒光效果，過酸或過堿都會引起熒光淬滅，在酸堿范圍內(nèi)其熒光性能隨著pH值的變化呈現(xiàn)出線性關(guān)系。最后，F(xiàn)e3+可以特異性的淬滅碳量子點(diǎn)的熒光，而在0.5mmol/L濃度范圍內(nèi)該淬滅效果隨著離子濃度的增加呈現(xiàn)出線性增強(qiáng)的趨勢。
　　本課題利用微流控芯片合成熒光碳量子點(diǎn)，通過完