碳量子點的制備及其在環(huán)境與生物分析中的應用.pdf

1、碳是自然界分布最廣泛的元素之一，也是構成地球上一切生物有機體的骨架元素。隨著納米科技的發(fā)展，主要由碳構成的納米材料如碳納米管、石墨烯、碳納米纖維和碳量子點都被制備出來且有很好的應用前景。其中，碳量子點是一種尺寸小于10nm的,單分散的，幾何形狀近乎準球形的新型碳納米功能材料。與傳統(tǒng)的半導體量子點和有機染料相比，熒光碳量子點具有制備方法簡單、水溶性好、光穩(wěn)定性高、毒性低、易于功能化、生物相容性好和激發(fā)發(fā)射波長可調(diào)性等優(yōu)點。因此，熒光碳量子

2、點在環(huán)境監(jiān)測、生物傳感、生物成像、非線性光學、光電轉(zhuǎn)換和光催化等方面有著廣泛的應用。
　　本文在前期研究基礎上采用不同方法制備了一系列具有不同熒光性能的碳量子點,并對其組成、結構和光學性質(zhì)等進行了探索和研究：
　　首先,以乙二胺、蘋果酸和 L-半胱氨酸為原料,采用水熱回流法制備了具有藍色熒光的水溶性碳量子點。通過透射電鏡(TEM)表征發(fā)現(xiàn)該碳量子點的平均粒徑是3.5nm；X射線衍射光譜（XRD）表明該碳量子點具有完整連續(xù)的晶

3、體結構；其紫外-可見吸收峰在283nm和375nm左右,最大激發(fā)波長為370nm處有藍色熒光；研究發(fā)現(xiàn)加入硫源的L-半胱氨酸可使其熒光增強，但熒光峰沒有移動；紅外光譜表明該碳量子點表面具有-NH2，-COOH，-OH和-SH等官能團；此外，通過X射線光電子能譜（XPS）表明該碳量子點主要由C、N、O和S等元素構成，進一步證實了該碳量子點摻雜N和S兩種元素。最后，通過對該碳量子點的熒光性能進行分析，發(fā)現(xiàn)其量子產(chǎn)率高達23.84％。

4、　　其次,以二乙胺和三氯甲烷為前驅(qū)體,通過加熱回流法制備了三種具有不同熒光的水溶性碳量子點，其熒光峰分別為545nm,650nm和745nm，平均粒徑為4nm、7nm和20nm。通過X射線衍射光譜（XRD）表明這三種碳量子點都具有完整連續(xù)的晶體結構；紫外光學性能接近,分別在313nm、415nm和514nm附近具有紫外峰；紅外光譜表明該方法制備的碳量子點表面具有-NH2,-OH和-CO-等功能基團,該類碳量子點易于功能化修飾。