新型熒光碳點(diǎn)的制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、作為碳納米家族中的一個(gè)新成員,熒光碳點(diǎn)具有激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)可調(diào)諧、熒光穩(wěn)定耐光漂白且無(wú)光閃爍現(xiàn)象等優(yōu)異的熒光性能,從而引起了科研工作者的極大興趣。同時(shí)碳點(diǎn)還具有良好的生物相容性、粒徑和分子量均很小、生物毒性低等其他優(yōu)點(diǎn),因此可以作為量子點(diǎn)和有機(jī)染料的替代物而被應(yīng)用于生物標(biāo)記和生物成像等領(lǐng)域。
　　 盡管碳點(diǎn)的制備方法和相關(guān)應(yīng)用研究已經(jīng)有大量報(bào)道,但目前碳點(diǎn)最主要的缺點(diǎn)是熒光量子產(chǎn)率較低。因此尋找更有效的合成和修飾方法來(lái)制備高熒

2、光量子產(chǎn)率的碳點(diǎn)顯得尤為重要。此外,探索熒光碳點(diǎn)新的應(yīng)用領(lǐng)域也是一項(xiàng)重要的挑戰(zhàn)。本論文的主要研究工作概括如下:
　　 (1)以氧化石墨、蠟燭灰、導(dǎo)電炭黑和油煙等作為碳前驅(qū)體,通過硝酸氧化回流的方法制備熒光碳點(diǎn)。和其他幾種碳點(diǎn)相比,以氧化程度高且雜質(zhì)含量少的氧化石墨為原料制備的碳點(diǎn)具有最高的熒光量子產(chǎn)率和最窄的熒光發(fā)射峰。又引入微波輔助合成技術(shù)制備熒光碳點(diǎn),和普通硝酸回流法相比,微波輔助回流法和微波水熱法均可以明顯縮短反應(yīng)時(shí)間,同

3、時(shí)在碳點(diǎn)表面引入更多的含氧基團(tuán),增加氧摻雜量,并且產(chǎn)生更多的能量勢(shì)阱。因此使用微波輔助合成技術(shù)制備的碳點(diǎn)具有更好的性能,如更強(qiáng)的熒光、更窄的半高峰寬、更長(zhǎng)的熒光壽命和更高的熒光量子產(chǎn)率等。所制備的氧化石墨碳點(diǎn)在物質(zhì)檢測(cè)、生物成像等方面也將會(huì)有很大的應(yīng)用前景。
　　 (2)發(fā)現(xiàn)了一種通過簡(jiǎn)單的表面化學(xué)改性方法來(lái)提高普通碳點(diǎn)熒光性能的新方法。在室溫水相條件下,使用硼氫化鈉為還原劑化學(xué)還原熒光較弱的綠色熒光碳點(diǎn)得到發(fā)射強(qiáng)藍(lán)色熒光的還原

4、型碳點(diǎn)。制備的的還原型碳點(diǎn)基本保持原來(lái)的形貌和分散性。同時(shí)還原型碳點(diǎn)具有更強(qiáng)的熒光發(fā)射,更高的熒光量子產(chǎn)率(熒光量子產(chǎn)率可以提高約10倍以上),更長(zhǎng)的熒光壽命和氧化還原特性。我們通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)在還原過程中碳點(diǎn)表面產(chǎn)生羥基是還原型碳點(diǎn)熒光性能增強(qiáng)的原因。基于還原型碳點(diǎn)氧化還原特性,我們還將其應(yīng)用于檢測(cè)H2O2的濃度。還原型碳點(diǎn)不僅可以作為一種新型還原性材料,而且還可望應(yīng)用于生物標(biāo)記、生物成像、化學(xué)發(fā)光和物質(zhì)檢測(cè)等方面。
　　 (3)

5、以牛血清白蛋白為原料,采用溶劑熱法首次制備了具有空心結(jié)構(gòu)的熒光碳點(diǎn)。透射電鏡、N2吸附等結(jié)果證實(shí),所得到熒光碳點(diǎn)平均粒徑為6.8±1.3nm,且具有空心結(jié)構(gòu),空心結(jié)構(gòu)孔徑約為2nm。由于空心碳點(diǎn)具有良好的熒光性能和中空結(jié)構(gòu),我們將空心碳點(diǎn)作為抗腫瘤藥物阿霉素的載體。同時(shí)還詳細(xì)考察了負(fù)載阿霉素的空心碳點(diǎn)的藥物運(yùn)輸和釋放能力、細(xì)胞毒性、細(xì)胞攝取和胞內(nèi)運(yùn)輸過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)空心碳點(diǎn)載藥系統(tǒng)具有快速進(jìn)入細(xì)胞、受pH值決定釋放藥物、不影響藥物活性