高光碳點(diǎn)及自保護(hù)室溫磷光納米材料的制備與應(yīng)用研究.pdf

1、熒光和磷光在材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生物傳感、醫(yī)療以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域得到了廣泛地發(fā)展和應(yīng)用。熒光和磷光新材料為熒光和磷光分析技術(shù)的發(fā)展奠定了材料基礎(chǔ)。隨著納米科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展，熒光納米粒子作為一種全新的熒光材料在各領(lǐng)域嶄露頭角。碳量子點(diǎn)是近年來的研究熱點(diǎn)之一。碳量子點(diǎn)具有水溶性好、耐光漂白、毒性低、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，在分析檢測(cè)、生物成像、光催化等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用；室溫磷光因較長的壽命和較寬的斯托克斯位移在生命科學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、環(huán)境等領(lǐng)域

2、得到廣泛的應(yīng)用。然而，除氧操作在一定程度上限制了室溫磷光的發(fā)展和應(yīng)用。通過自組裝超分子體系獲得室溫磷光復(fù)合材料的發(fā)現(xiàn)與研究為室溫磷光的發(fā)展開辟了新的道路。本文不僅研究了不同碳源水熱制備熒光碳量子點(diǎn)并應(yīng)用于生命離子傳感與細(xì)胞成像；還得到了兩個(gè)在懸浮液溶液中由多非共價(jià)鍵弱作用力協(xié)同自組裝的自保護(hù)室溫磷光晶狀納米粒子，并探索了其自保護(hù)室溫磷光機(jī)理。
　　論文的主要內(nèi)容概述如下：
　　(1)報(bào)道了一種以間溴苯酚（殺蟲劑殘留物）為前驅(qū)

3、體制備高熒光碳點(diǎn)的創(chuàng)造性方法，重點(diǎn)考察了間溴苯酚源碳點(diǎn)的溶劑依賴性和溫度依賴性制備方法。結(jié)果表明：高有機(jī)溶劑含量比溶劑和高碳化溫度有利于小尺寸、高量子產(chǎn)率的碳點(diǎn)的合成。同時(shí)，所有制得的碳點(diǎn)具有良好的水溶性，高穩(wěn)定性與抗光漂白能力。合理地推導(dǎo)了碳點(diǎn)合成過程中的聚合和碳化機(jī)理，并通過室溫磷光方法推斷了碳點(diǎn)的非致密結(jié)構(gòu)。并在實(shí)驗(yàn)室層次模擬了殺蟲劑殘留為碳源制備碳點(diǎn)，并用作無色墨水和熒光探針進(jìn)行圖片打印和細(xì)胞成像，結(jié)果證實(shí)了碳點(diǎn)的低毒性、良好的

4、生物相容性和光穩(wěn)定性。本方法為有效地利用殺蟲劑和其它有害化學(xué)物質(zhì)作生物標(biāo)記和生物成像探針開辟了一個(gè)新的途徑。
　　(2)報(bào)道了以枝化聚乙烯亞胺和檸檬酸為碳源通過水熱法制備熒光碳點(diǎn)。碳點(diǎn)最佳激發(fā)波長為355nm，發(fā)射波長為455nm。pH=5.22時(shí)發(fā)射強(qiáng)度達(dá)到最大。我們發(fā)現(xiàn)碳點(diǎn)水溶液在中性或堿性條件下對(duì)Cu2+、Co2+、Fe3+等多種金屬離子均有明顯響應(yīng)，而在酸性條件下只對(duì)Cu2+有明顯響應(yīng)。Cu2+可以與碳點(diǎn)表面大量的富電子氨

5、基形成銅胺配合物，從而使碳點(diǎn)熒光猝滅。因此，在酸性條件下碳點(diǎn)可作為熒光探針檢測(cè)水溶液中的Cu2+，檢測(cè)范圍為0.02～1μM，與先前報(bào)道的以相同碳源不同方法制備的熒光碳點(diǎn)對(duì)Cu2+檢測(cè)范圍相當(dāng)。
　　(3)報(bào)道了氯化鉛(PbCl2，4H2O)水溶液滴定5-碘水楊酸(5-Isal)乙醇溶液或者將5-碘水楊酸乙醇溶液與1,2-二(4-吡啶基)乙烯(BPE)二氯甲烷溶液相互滴定，在沒有除氧操作下均可以得到能發(fā)射室溫磷光的晶狀納米粒子(C

6、Ns)。傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FT-IR)和X-射線衍射結(jié)果表明：5-碘水楊酸可以與氯化鉛、BPE由氫鍵、π…π堆積等非共價(jià)鍵作用協(xié)同自組裝得到超分子共晶(Co-cry)。X-射線數(shù)據(jù)揭示CNs1和Cry1組成一致；而由于溶解度差異，并結(jié)合高效液相色譜證明CNs2的室溫磷光源于5-碘水楊酸，而不是納米尺寸的Cry2。此外，我們研究了含水共晶懸浮溶液的室溫磷光性能。在375 nm激發(fā)下，Cry1可發(fā)射505 nm和545 nm的室溫磷光；C