基于微流控芯片技術合成碳量子點及其性質研究.pdf

1、近年來，碳量子點（Carbon Quantum Dots, CQDs）因具備親水性，低細胞毒性，化學及光穩(wěn)定性等優(yōu)異性質，在化學、生物醫(yī)學、傳感學及光電子學領域得到了廣泛的關注與應用。傳統宏觀體系合成碳量子點時存在操作繁瑣、反應控制困難、反應物耗量大等不足。微流控芯片技術（Microfluidic Chip）能夠將樣品的混合、反應、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，極大簡化了實驗操作，同時通道內流體通過計算機系統控制

2、，提高了反應的可控性，通道小尺寸的特點，使試劑消耗量低。微流控芯片憑借自身具備的獨特優(yōu)勢，在化學合成領域得到了廣泛關注，但用于碳量子點合成的研究所見報道尚且較少。
　　本課題旨在基于抗壞血酸在醋酸銅催化下的熱分解反應設計制作一款新型的微流控芯片用于碳量子點合成。實驗過程中分別在宏觀體系及微流控芯片中進行了碳量子點的合成實驗，并對產物的熒光性能、化學組成、形貌結構等進行系統的分析，同時考察所得碳量子點在pH及Fe3+檢測領域的應用。

3、
　　首先，宏觀體系中制備出了在365nm紫外光照射下發(fā)射藍色熒光的親水性碳量子點，該碳量子點為準球形、具有明顯晶格結構、表面含有大量羥基與羧基。其次，根據合成反應的特點設計制作了一款用于碳量子點合成的新型微流控芯片，該芯片可以實現反應物的高效混合，并為碳量子點的生長提供足夠的時間，通過控制反應物的流體力學與熱力學參數，在芯片出口處可以收集到具有熒光性能的碳量子點產物。X射線光電子能譜、紅外光譜、紫外-可見吸收光譜分析結果顯示，利

4、用該芯片合成的碳量子點表面相比于宏觀體系合成的樣品含有更多的C=C鍵，說明反應物的碳化過程在芯片中進行的更加徹底。再次，利用芯片合成的碳量子點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，在酸堿范圍內其熒光性能隨著pH值的變化呈現出線性關系。最后，Fe3+可以特異性的淬滅碳量子點的熒光，而在0.5mmol/L濃度范圍內該淬滅效果隨著離子濃度的增加呈現出線性增強的趨勢。
　　本課題利用微流控芯片合成熒光碳量子點，通過完