目录
中文摘要....................................................................................................................................................I 英文摘要..................................................................................................................................................III 前言.. (1)
第一部分硼氮共掺杂碳点荧光探针检测Hg2+的研究 (2)
1材料与方法 (3)
1.1实验试剂 (3)
1.2实验仪器 (3)
1.3BNCDs的制备 (4)
1.4BNCDs的表征 (4)
1.5Hg2+的检测 (5)
1.6荧光量子产率的测定 (5)
1.7荧光寿命的测定 (5)
1.8水样的收集和处理 (6)
2结果 (7)
2.1BNCDs的表征 (7)
2.2Hg2+检测条件的优化 (9)
2.3Hg2+对BNCDs荧光光谱的影响 (10)
2.4BNCDs对检测Hg2+的选择性研究 (11)
2.5Hg2+与BNCDs相互作用猝灭机理的研究 (11)
2.6实际水样的分析 (13)
3讨论 (14)
3.1BNCDs的表征 (14)
3.2Hg2+检测条件的优化 (15)
3.3Hg2+对BNCDs荧光光谱的影响 (15)
3.4BNCDs对检测Hg2+的选择性研究 (16)
3.5Hg2+与BNCDs相互作用猝灭机理的研究 (16)
3.6实际水样的分析 (17)
4结论 (18)
4.1BNCDs对微量Hg2+的定量测定 (18)
第二部分硼氮共掺杂碳点荧光猝灭法检测姜黄素的研究 (19)
1材料与方法 (20)
1.1实验试剂 (20)
1.2实验仪器 (20)
1.3BNCDs的制备 (20)
1.4姜黄素的检测 (21)
1.5实际样品的收集和处理 (21)
2结果 (21)
2.1姜黄素检测条件的优化 (22)
2.2姜黄素对BNCDs荧光光谱的影响 (23)
2.3共存物质的干扰性研究 (24)
2.4姜黄素猝灭BNCDs荧光的机理研究 (25)
2.5实际样品中姜黄素的测定 (26)
3讨论 (27)
3.1姜黄素检测条件的优化 (27)
3.2姜黄素对BNCDs荧光光谱的影响 (27)
3.3共存物质的干扰性研究 (28)
3.4姜黄素猝灭BNCDs荧光的机理研究 (28)
3.5实际样品中姜黄素的测定 (29)
4结论 (30)
4.1BNCDs对微量姜黄素的定量测定 (30)
第三部分氮硫共掺杂碳点检测还原型谷胱甘肽荧光开关传感体系的构建 (31)
1材料与方法 (32)
1.1实验试剂 (32)
1.2实验仪器 (32)
1.3NSCDs的制备 (33)
1.4NSCDs的表征 (33)
1.5GSH的检测 (33)
1.6荧光寿命的计算方法 (33)
1.7实际样品的制备 (34)
2结果 (35)
2.1NSCDs的表征 (35)
2.2GSH测定条件的优化 (37)
2.3Hg2+对NSCDs荧光的猝灭以及GSH对NSCDs-Hg2+体系荧光的恢复 (38)
2.4分析方法的选择性 (39)
2.5NSCDs荧光猝灭与恢复机理的研究 (40)
2.6实际样品中GSH的分析 (41)
3讨论 (43)
3.1NSCDs的表征 (43)
3.2GSH测定条件的优化 (44)
3.3Hg2+对NSCDs荧光的猝灭及GSH对NSCDs-Hg2+体系荧光的恢复 (44)
3.4分析方法的选择性 (45)
3.5NSCDs荧光猝灭与恢复机理的研究 (45)
3.6实际样品中GSH的分析 (46)
4结论 (47)
4.1基于NSCDs“开关”型荧光探针对GSH的测定 (47)
参考文献 (48)
综述 (58)
参考文献 (70)
致谢 (78)
个人简介 (79)
纳米标记材料荧光碳点的制备探析论文 纳米标记材料荧光碳点的制备探析全文如下： 近年来，半导体荧光量子点因其优良的光电性能在生物、医学及光电器件等领域得到了广泛应用.但是用于生物和医学领域最成熟的 量子点，大多是含重金属镉的CdTe，CdSe和CdS等量子点，限制了 其在生物医学领域的应用.因此，降低和消除荧光量子点的毒性，一 直是研究者密切关注的课题.直到2006年，Sun等用激光消融碳靶物，经过一系列酸化及表面钝化处理，得到了发光性能较好的荧光 碳纳米粒子—碳量子点(CQDs). 作为新型荧光碳纳米材料，碳量子点不仅具有优良的光学性能与小尺寸特性，还具有很好的生物相容性、水溶性好、廉价及很低的 细胞毒性，是替代传统重金属量子点的良好选择.水溶性碳量子点因 其表面具有大量的羧基、羟基等水溶性基团，并且可以和多种有机、无机、生物分子相容而引起广泛关注，这些性质决定了碳量子点在 生物成像与生物探针领域有更大的应用前景.ZhuH和王珊珊等将 PEG-200和糖类物质的水溶液进行微波加热处理，得到了具有不同 荧光性能的碳量子点，虽然利用微波合成碳量子点可以合成修饰一 步实现，但是与水热法相比荧光量子的产率并没有显著地提高.目前，该领域的科研工作主要集中在3个方面:碳量子点形成与其性能的机 理特别是光致发光机理、如何简单快速的制备出性能优异的碳量子 点以及碳量子点如何成功高效地应用于实际之中. 本文采用单因素法分析影响荧光碳量子点合成的几种因素，寻求高性能荧光碳量子点的最佳合成条件，并比较微波法和水热法合成 荧光碳量子点的优劣，为制备出高性能荧光纳米标记材料性能提供 一定的实验依据和科学方法. 1实验部分 1.1试剂与仪器
生物医学荧光量子点功能材料的应用量子点（quantumdot，QD）又称为半导体纳米微晶体（semiconductornanocrystal）材料，由Ⅱ-Ⅱ族或Ⅱ-Ⅱ族元素组成，粒径为1~100nm，是小于或接近激子玻尔半径的半导体纳米颗粒[1]。荧光量子点功能材料是一种新兴的无机发光纳米材料，因其独特的光学性能、电学和光电性质，克服了细胞在可见光区的自发荧光对标记分子所发信号的掩盖现象，较好地实现对所研究分子的长时间荧光标记观察。因此，荧光量子点功能材料作为一种生物示踪的标志物，受到了越来越广泛的关注与研究，并已成为近期新的国内外研究热点。 1荧光量子点功能材料的基本特点及合成修饰方法 1.1荧光量子点功能材料的基本特点 探索和发展高灵敏度的非同位素检测方法一直是生物医学研究领域十分关注的课题，其中使用有机荧光染料来标记细胞是广泛应用的方法之一。传统的荧光染料有着不可逾越的缺陷：较宽的发射光谱和较窄的激发光谱，在多种成分同时成像时容易造成荧光光谱的重叠，导致了荧光探针数量较少；荧光染料性质不稳定，容易分解和漂白，其产物易对细胞造成破坏[2]。荧光量子点功能材料相比于传统的有机荧光分子，具有分子激发光谱特性好、发射光谱对称、吸收光谱宽而连续、荧光效率高、寿命长、光学化学稳定性、不易被生物活性物质降解等优点[3]。量子点的荧光发射波长可以通过改变荧光量子点的半径以及化学成分而得到，因此其荧光覆盖了从近紫外光到近红外光的光谱范围。量子点标记作为一种高灵敏度的非同位素检测方法，被认
为是有机荧光标记染料的合适替代物。 1.2荧光量子点功能材料的合成及修饰方法 荧光量子点功能材料的合成方法有溶胶法、溶胶凝胶法、微乳液法、电化学沉积法、气相沉积法等[4]，其制备研究早期，普遍使用产量低、粒径分布特性差的气相沉积法或者是水溶液中的共沉淀法。经过不断发展，荧光量子点功能材料的合成从有机金属法过渡到水相合成法，再到目前较为常用的溶胶法。如今，量子点的合成技术在粒径分布、荧光量子的产率及一次合成的数量上都有了明显的突破。荧光量子点材料的发光性质不仅同其合成技术有关，而且还与其表面所修饰的分子的结构性质密切相关。在荧光量子点材料修饰具有特异性识别目标物的生物分子或者其他化合物时，就可以利用荧光量子点的荧光增强、荧光淬灭、氧化还原的性质与待检测的底物联系起来或者发生反应，进而将其用于目标物的分析。如将荧光量子点材料用不同的金属离子来修饰，以构建新型的传感材料。一般情况下，合成的荧光量子点因表面覆盖一层疏水的配体而难以直接应用于以水溶液为微环境的生物医学检测领域，需要对其进行一定的修饰才能使其具有水溶性。目前，已经存在多种修饰荧光量子点的方法，如包覆法、化学交换法、疏水相互结合法等。 2荧光量子点功能材料在生物医学工程中的应用 荧光量子点材料在生物医学、药学、环境检测、食品卫生和公共安全等领域均有广泛的应用。由于其应用领域较为宽泛，因此本研究主要讨论荧光量子点功能材料在生物医学中的应用。按照基于荧光量
145 1?荧光碳点概述1.1?荧光材料概述 荧光材料的主要发光机理就是在材料受到光照或者是外电场的刺激之后电子跃迁从基态到激发态，最终电子在从激发态跃迁到基态的一个过程，在这个过程中会将多余的能量通过光的形式进行释放，想要荧光材料在实际应用中有好的发光效果首先需要保证荧光颗粒有良好的分散性并且颗粒度要保持均匀。目前在市面上所研究的荧光粉粒通常是微米级的，尺寸统一。但是想要荧光材料在医学、生物等领域得到更好的应用，那么需要的颗粒尺寸要求则更小。荧光材料按照材质分类可以分为无机和有机荧光材料，如果按照物质的状态分析可以分为气体、液体以及固体，如果按照激发方式来分类的话主要可以分成电致发光、光致发光、X射线发光以及阴极射线发光材料等几种，通过荧光材料不同的性质可以进行不同的分类。 1.2?碳点简介 近30年以来碳纳米材料一直是科学研究的热门方向，在碳材料中富勒烯、石墨烯等材料的发现者均获得了诺贝尔奖，除了以上两者之外坦纳米管也受到了广泛的应用以及研究。在2004年来自美国卡罗莱纳大学的Scrivens研究组的研究人员从通过琼脂糖电泳对电弧制备放电制备的单壁碳纳米管的纯化的过程中发现了具有荧光性能的碳纳米材料。在2006年，美国克莱蒙森大学的科学家Sun等通过将石墨粉进行热压处理之后和粘合剂的混合物作用下制备碳靶，然后将其进行激光烧蚀之后得到了没有荧光性能的碳纳米粒子，之后将所得到的粒子通过硝酸的回流氧化处理之后，用PEG1500N进行表面钝化处理，得到了具有荧光性质的碳纳米粒子，由此第一个提出了碳点的概念，这是突破性的研究，由于碳家族其他成员较高的应用价值使得碳点一经问世便受到了广泛的研究与关注。 2?实验部分2.1?试剂与仪器 本实验中所使用的草酸购于天津市润金特化学品有限公司，尿素和二甲基亚砜购于上海阿拉丁化学试剂有限公司。实验室所用水均为超纯水，所使用的试剂全部为分析纯试剂。所使用的微波炉仪器为家用格兰仕微波炉，生产厂家为广东格兰仕微波炉电气公司，型号为G70F20CN3L-C2。 2.2?荧光碳量子点的制备 在干净的100mL锥形瓶中加入准确称量的1.8g草酸以及0.6g的尿素，于锥形瓶中加入25mL超纯水，然后进行磁力搅拌15min，直到草酸和尿素完全溶解之后将溶液放入到560W的微波炉中加热10min，将锥形瓶取出之后冷却到 室温，在于锥形瓶中加入20mL的超纯水，超声5min，用滤膜过滤之后除去滤渣，所得到的滤液就是碳量子点的水溶液。将所得到的水溶液进行冷冻干燥称重，然后将其溶于超纯水中来对细胞的毒性以及完成细胞成像测试。 3?结果与讨论 3.1?草酸及尿素质量比对碳量子点荧光量子产率的影响 在实验过程中为了碳量子点的合成具有较高的产率，首先需要研究的就是在反应过程中草酸和尿素的不同质量比对最终碳量子点荧光量子产率的影响。从实验结果可以看出通过提高尿素的含量对于碳量子点荧光量子产率的提高有直接的影响，并其主要原因是伴随着在反应中尿素的加入量不断的增加，氮的含量也就随之增加，碳点的量子产率不断的增加。其中的所掺杂的氮主要是石墨型的氮，对于荧光量子产率的提高有着明显的促进作用。根据实验结果显示草酸和尿素的质量比为3∶1的时候荧光量子产率达到最大值，为9.5%，如果在该比例基础之上继续增加尿素的比例，其产量不仅不会升高反而会出现下降的情况，导致这种情况的原因是由于氮含量的增加，对碳点的结构造成了影响，因此改变了碳量子点的光学性质。 3.2?碳量子点的荧光性质 通过对碳量子点性能的检测发现温度范围在10~80℃条件下碳点具有比较好的温度敏感的荧光性质。在温度逐渐上升的情况之下，在410nm处其荧光强度大约减小了25%，而其荧光强度会伴随着温度的降低逐渐恢复到原始的数值。将各个温度下的荧光强度和10℃时作为荧光强度参比作为对照，发现相对荧光强度和温度之间存在着比较好的线性关系，在加热以及冷却的过程当中其线性拟合的相关系数为0.980和0.990。碳量子点的荧光强度的荧光强度对温度发生线性响应的原因主要是碳量子点的表面含有大量的含氧基团以及在氢键的共同作用之下导致的，因此这也说明了该碳量子点的研究应用于温度荧光传感领域是由广阔的发展前景的。 4?结束语 通过研究表明碳量子点的相对荧光强度和温度之间的线性响应关系比较好，说明了在研究和温度相关的荧光传感领域该研究具有广阔的发展前景。尤其是在细胞成像等领域以其生物毒性比较低且具有良好的生物相容性的特点具有很大的应用优势。 参考文献 [1]?张现峰,芦静波,王学梅.温敏性碳量子点的快速制备、荧光性质及细胞成像应用[J].分析测试学报,2018(2):198-203. 课题资助：山东检验检疫局科研项目SK201642，国家质检总局科研项目2017IK236。 荧光碳点的制备与性质研究 冯真真?1 孙儒瑞2?罗晓3 1.山东检验检疫技术中心?山东?青岛?266500 2.海南检验检疫技术中心?海南?海口?570311 3.龙口检验检疫技术中心?山东?龙口?265700 摘要：目前荧光碳点是备受关注的碳纳米材料之一，以其良好的生物兼容性以及简单的制备方法等在环境检测、生物成像方面得到了广泛的研究。本文主要针对荧光碳点的制备和性质进行了分析研究，希望可以对该领域研究人员提供一定的参考价值。 关键词：荧光碳点?制备?性质
目录 中文摘要....................................................................................................................................................I 英文摘要..................................................................................................................................................III 前言.. (1) 第一部分硼氮共掺杂碳点荧光探针检测Hg2+的研究 (2) 1材料与方法 (3) 1.1实验试剂 (3) 1.2实验仪器 (3) 1.3BNCDs的制备 (4) 1.4BNCDs的表征 (4) 1.5Hg2+的检测 (5) 1.6荧光量子产率的测定 (5) 1.7荧光寿命的测定 (5) 1.8水样的收集和处理 (6) 2结果 (7) 2.1BNCDs的表征 (7) 2.2Hg2+检测条件的优化 (9) 2.3Hg2+对BNCDs荧光光谱的影响 (10) 2.4BNCDs对检测Hg2+的选择性研究 (11) 2.5Hg2+与BNCDs相互作用猝灭机理的研究 (11) 2.6实际水样的分析 (13) 3讨论 (14) 3.1BNCDs的表征 (14) 3.2Hg2+检测条件的优化 (15) 3.3Hg2+对BNCDs荧光光谱的影响 (15) 3.4BNCDs对检测Hg2+的选择性研究 (16) 3.5Hg2+与BNCDs相互作用猝灭机理的研究 (16) 3.6实际水样的分析 (17)
碳量子点和碳纳米管、石墨烯一样是一种新型碳纳米材料，除了碳材料本身的低毒特性,原材料丰富，生物相容性好之外，碳量子点还有一系列其他的独特的性质，例如：多色荧光性、荧光稳定性、导电性和催化特性等。常用来制备碳量子点的方法分为自上而下和自下而上两种方法，其中自上而下的方法是指大分子碳材料通过一定的物理、化学等方法破碎成小分子的碳纳米颗粒，包括：电解法、酸刻蚀、激光刻蚀和高温热解等方法。而自下而上的方法是指将小分子的碳材料通过一定的化学手段合成团聚成更大分子量的碳纳米颗粒，其中包括：化学合成法、水热法、溶剂热法、等方法。 其中我们主要挑选了几种比较常见的制备碳量子点的方法。自上而下中最长用的是酸刻蚀自然界存在的碳源，或者人工合成出来具有特定结构的碳源，前者是对自然存在的碳源加以利用，后者是为了得到更好的碳结构而处理的。常用酸刻蚀的自然界的碳源包括动物毛发、植物纤维等，例如酸刻蚀人类头发［3],这类材料最大的特点就是原料丰富,价格低廉，是材料多级利用很好的选择。另外常用碳纤维、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管等结构有序的碳材料［4－8］作为碳点的制备原材料，这类材料可以给碳量子点提供更加规则，具有高度结晶特性的结构。碳量子点一般选择硫酸和硝酸等稳定的浓酸作为溶剂刻蚀碳材料，硝酸和硫酸按体积比3：１的混酸是现在酸刻蚀碳材料制备碳量子点的主要方法。这种方法可以根据不同的需要来调节碳量子点表面的含氧基团,是一种表面改性的很好的方法。但是由于酸的引入很难简单地分离和纯化，这也是限制这种方法发展的主要原因。此外除了酸刻蚀方法外，电化学方法点解石墨棒也得到了很大的发展［1].将电极两端接上一定的电压电解成碳量子点溶液,这种方法简单,易操作，而且基
Hans Journal of Nanotechnology纳米技术, 2016, 6(1), 9-13 Published Online February 2016 in Hans. https://www.doczj.com/doc/1a6646755.html,/journal/nat https://www.doczj.com/doc/1a6646755.html,/10.12677/nat.2016.61002 Advances of Quantum Dots as Fluorescent Probes in Biological and Medical Fields Guolong Song, Xiangdong Kong* Institute of Biomaterials and Marine Biological Resources, College of Life Sciences, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou Zhejiang Received: Jan. 27th, 2016; accepted: Feb. 13th, 2016; published: Feb. 16th, 2016 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.doczj.com/doc/1a6646755.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Quantum dots (QDs), three-dimensional (3-D) nanocrystals, possess a great deal of unique optical performances, such as wide excitation wavelength, narrow and symmetric emission wavelength, high quantum yield, long fluorescence lifespan, stable optical property. QDs can be used as fluo-rescent probes to label different components in biosystem, which contains tissues, cells, molecules and living animals imaging. A review on the advances of QDs as fluorescent probes in Biological and Medical fields is given in the paper. Keywords Quantum Dots, Biological Probes, In Vivo Imaging 量子点作为荧光探针在生物医学领域的 研究进展 宋国龙，孔祥东* 浙江理工大学生命科学学院，生物材料与海洋生物资源研究所，浙江杭州 收稿日期：2016年1月27日；录用日期：2016年2月13日；发布日期：2016年2月16日 *通讯作者。
摘要 离子液体因为具有绿色环保、不易挥发、稳定性高以及结构设计性强等特点，最几年在合成碳材料中的应用引起了人们的广泛关注[1]。且因多孔碳材料质量轻，法及其相关表征。稳定性好，耐高温，耐酸碱，无毒性，吸附性好等优点而在多领域中被广泛应用。本文主要介绍的是以PEI(聚醚酰亚胺Polyetherimide)为原料制备离子液体前驱体并制得碳材料的方法。首先通过向原材料PEI中加入溴乙腈(BrCH2CN)制备离子液体前驱体，向得到的离子液体前驱体中加入二氰胺银[AgN(CN)2]进行阴离子交换反应，最后通过活化法得到多孔碳材料。这种方法的最大优点是有较高的碳产率。 关键词：离子液体、阴离子交换法、多孔碳材料
Abstract In recent years，the application of ionic liquid in the synthesis of carbon materials has aroused extensive attention because of its features, such as green, less volatile, high stability and structural design of characters. And because the porous carbon material with light weight, good stability, high temperature resistance, acid and alkali resistant, non-toxic and good adsorption, it has been used in many fields. This paper mainly introduces the PEI (Polyetherimide) prepared for ionic liquid precursors, methods of carbon materials and related characterization.First by PEI of raw materials to join bromoacetonitrile (BrCH2CN) of ionic liquid precursor preparation, obtained by ionic liquid precursor to join dicyanamide silver [AgN (CN) 2] by anion exchange reaction, the activation method of porous carbon materials.The greatest advantage of this method is that there is a high carbon yield. Keywords: Ionic liquid, anion exchange, porous carbon material.
Supporting Information
? Wiley-VCH 2009
69451 Weinheim, Germany
An Aqueous Route to Multicolour Photoluminescent Carbon Dots Using Silica Spheres as Carriers
Ruili Liu,*,? Dongqing Wu,? Shuhua Liu, ?,? Kaloian Koynov,? Wolfgang Knoll,?, § Qin Li*,?,#
?
Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Ackermannweg 10, 55128 Mainz, Germany
?
Division of Bioengineering, Faculty of Engineering, National University of Singapore, Singapore 119260 § Austrian Research Centers, Donau-City-Strasse 1, 1220 Vienna, Austria
# Department of Chemical Engineering, Curtin University of Technology, Perth, WA 6845, Australia *To whom correspondence should be addressed: Email: liur@mpip-mainz.mpg.de and liqin@mpip-mainz.mpg.de or Q.Li@https://www.doczj.com/doc/1a6646755.html,.au
S1
微米、纳米级碳材料的溶剂热合成与表征 目前，如何控制纳米材料的合成，实现对其生长方向、尺寸、维度、组成、结构以至性能的调控，对于深入研究纳米材料内部结构与其特殊性质之间的关联，并最终使其能够按照人们的意愿进行组装，是材料科学面临的重大课题之一。自从上世纪八、九十年代富勒烯和纳米碳管的相继发现，微尺度碳材料以其独特的物理、化学和机械性能而受到世界范围内科学家的广泛关注。 本论文在纳米碳管的低温液相合成，新型碳空壳结构的设计合成与形成机制研究，碳纳米片层结构的合成与组装等方面取得了一定的成果，并对所获新型微尺度碳结构的物理性质进行了初步研究。此外，还对混合溶剂热条件下碲的重结晶过程进行研究，制备了新型的十字交叉的六足状微结构，并对其形成机制进行了初步探讨。 1．发展了纳米碳管的低温溶剂热制备技术。在对Friedel-Crafts反应机理进行充分分析的基础上，实现了多壁纳米碳管的低温溶剂热合成；通过研究石墨片层与纳米碳管在结构上的相似性，利用微小石墨片层的卷曲，室温下在液态二硫化碳介质中使用超声波处理石墨颗粒成功获得了竹节状纳米碳管。 对这些管状纳米结构形成机制进行研究，提出了纳米碳管形成中的层状卷曲机制。这些方法为研究层状化合物一维纳米结构的形成机制提供了新的思路。 2．根据溶质从过饱和溶液中析出的原理，通过调节系统降温过程，利用高温下不饱和金属镍—碳液态合金成功获得了具有不同形貌的碳空壳结构，并对其之间的转化与联系进行了分析与讨论。 3．发展了多层碳空壳结构的制备方法。 通过金属汞与二硫化碳高温反应获得了双层碳空壳结构，研究并提出了低熔
点非活泼金属与二硫化碳之间高温溶剂热反应中的逐层包覆—硫化机制，在此基础上进一步获得了三层碳空壳结构。相对于单层空壳结构，多层空壳结构拥有更加优越的热稳定性，在复合催化剂载体、物质的分隔储存和输运等方面具有潜在的应用价值。 4．利用碳纳米片层结构生长过程中内部结构缺陷对其生长方向的影响，采用简单的溶剂热法合成了碳纳米片层结构及其花簇状组装体，研究表明所获得的产物具有较大的比表面积，在催化剂载体与气体吸附等领域显示了广阔的应用前景。
目录 摘要.....................................................................................................................................................I ABSTRACT.........................................................................................................................................II 第1章绪论. (1) 1.1引言 (1) 1.1.1纳米材料概述 (1) 1.1.2碳纳米材料概述 (2) 1.2碳点概述 (3) 1.3碳点的制备方式 (4) 1.3.1激光蚀刻法 (4) 1.3.2电化学合成法 (4) 1.3.3化学氧化法 (5) 1.3.4水热合成法 (6) 1.3.5微波辅助法 (6) 1.3.6超声法 (7) 1.3.7其他 (7) 1.4碳点的性能 (8) 1.4.1结构特性 (8) 1.4.2光学特性 (8) 1.4.3低毒性和生物相容性 (10) 1.5碳点的应用 (10) 1.5.1荧光探针 (10) 1.5.2生物成像 (13) 1.5.3药物载体 (14) 1.5.4光电催化 (15) 1.5.5其他 (16) 1.6本文的选题依据和研究内容 (17) 第2章一步法水热合成枸杞荧光碳点及对Fe3+的灵敏检测 (18) 2.1引言 (18) 2.2实验部分 (19)
纳米标记材料荧光碳点的制备探析 近年来，半导体荧光量子点因其优良的光电性能在生物、医学及光电器件等领域得到了广泛应用. 但是用于生物和医学领域最成熟的量子点，大多是含重金属镉的CdTe，CdSe 和CdS 等量子点，限制了其在生物医学领域的应用. 因此，降低和消除荧光量子点的毒性，一直是研究者密切关注的课题. 直到2006 年，Sun 等用激光消融碳靶物，经过一系列酸化及表面钝化处理，得到了发光性能较好的荧光碳纳米粒子碳量子点( CQDs) . 作为新型荧光碳纳米材料，碳量子点不仅具有优良的光学性能与小尺寸特性，还具有很好的生物相容性、水溶性好、廉价及很低的细胞毒性，是替代传统重金属量子点的良好选择. 水溶性碳量子点因其表面具有大量的羧基、羟基等水溶性基团，并且可以和多种有机、无机、生物分子相容而引起广泛关注，这些性质决定了碳量子点在生物成像与生物探针领域有更大的应用前景. Zhu H和王珊珊等将PEG - 200 和糖类物质的水溶液进行微波加热处理，得到了具有不同荧光性能的碳量子点，虽然利用微波合成碳量子点可以合成修饰一步实现，但是与水热法相比荧光量子的产率并没有显著地提高. 目前，该领域的科研工作主要集中在3 个方面: 碳量子点形成与其性能的机理特别是光致发光机理、如何简单快速的制备出性能优异的碳量子点以及碳量子点如何成功高效地应用于实际之中. 本文采用单因素法分析影响荧光碳量子点合成的几种因素，寻求高性能荧光碳量子点的最佳合成条件，并比较微波法和水热法合成荧光碳量子点的优劣，为制备出高性能荧光纳米标记材料性能提供一定的实验依据和科学方法. 1 实验部分 1. 1 试剂与仪器 葡萄糖( AR，中国医药集团上海化学试剂公司) 、聚乙二醇( PEG - 200，AR，中国医药集团上海化学试剂公司) 、硫代乙醇酸( TGA，AR，国药集团化学试剂有限公司) 、CS( 大连鑫蝶) 、牛血清蛋白( BSA 99%，德国默克公司) 购自武汉凌飞生物科技公司) ; 盐酸( HCl，AR，信阳市化学试剂厂) ; 十二水合磷酸氢二钠( Na2HPO412H2O，AR，国药集团化学试剂有限公司) ; 二水合磷酸二氢钠( NaH2PO42H2O，AR，国药集团化学试剂有限公司) ; 氢氧化钠( NaOH，AR，国药集团化学试剂有限公司) . 荧光分光光度计( LS55 型，PerkinElmer，American) ; 紫外- 可见吸收光谱仪( U - 3010 型，Hitachi，Japan) ; 纯水仪( UP 型，上海优普实业有限公司) ; 台式电热恒温干燥箱( 202 - 00A 型，天津市泰斯特仪器有限公司) ; 傅立叶红外变换光谱仪( VERTEX70 型，德国BRUKER 公司) ; 透射电子显微镜( JEM -2100UHR STEM/EDS 型，日本) ; 微波反应器( Milestone， Italy) ; 电子天平( METTER - TOLEDO，梅特勒- 托利多仪器( 上海) 有限公司) ; 电动搅拌器( DJIC - 40，金坛市大地自动化仪器厂) ; 智能恒温电热套( ZNHW 型，武汉科尔仪器设备有限公司) ; 数显恒温水浴锅( HH - S2s，金坛市大地自动化仪器厂) ; 紫外灯. 所有光谱分析均在室温下进行. 实验中所用水为电阻率大于18 Mcm 的高纯水. 紫外- 可见吸光光度计设置为: 夹缝2 nm，扫描速度600 nm/min，扫描范围200 ～ 600 nm; 荧光分光光度计设置为: 激发波长为350 nm，扫描范围为350 ～ 650 nm，扫描速度600 nm/min.
新型荧光碳点的制备及金属离子的检测
摘要 越来越多的科学家开始关注碳纳米结构，荧光碳点已经成为了碳纳米材料家族的一位新成员，与其他纳米材料相比，他们具有很多独特和新颖的性质，如稳定的荧光性能，可自由调节的激发和发射波长。碳点的制备方法很多,本文主要研究荧光碳点的制备方法最终采用水热和微波法制备出碳点，再用制备出的碳点来检测金属离子。 关键词：荧光碳点；条件探索;微波法；水热法；金属离子
ABSTRACT In this research, an assay for liberation of drug has been developed based on the properties of localized surface plasmon resonance (LSPR) of gold nanorods . The mechanism of liberation of drug resulted from gold nanorods has been investigated. On the other hand, the optimal experimental condition suitable for in vivo has also been conducted. The results illustrate that this approach is simple and effective .Our research should offer a new technique in clinical treatment. Keywords: Gold nanorods; Localized surface plasmon resonance；Cysteien; Doxorubicin
荧光碳点在环境监测中的应用 发表时间：2019-04-24T16:20:05.110Z 来源：《基层建设》2019年第2期作者：张心莲 [导读] 摘要：为了解新型荧光碳点表面经钝化修饰后，赋予其相关的反应活性及靶向选择性，及碳点的日益多样化应用，特别是环境分析上广阔的应用前景，详细地论述了荧光碳点在检测环境中的有效应用，其中包括在金属离子的检测、无机阴性离子污染物检测、有机污染物的检测应用，希望可以对该领域研究人员提供一定的参考价值。 天津高新区众远环境检测技术有限公司天津 300000 摘要：为了解新型荧光碳点表面经钝化修饰后，赋予其相关的反应活性及靶向选择性，及碳点的日益多样化应用，特别是环境分析上广阔的应用前景，详细地论述了荧光碳点在检测环境中的有效应用，其中包括在金属离子的检测、无机阴性离子污染物检测、有机污染物的检测应用，希望可以对该领域研究人员提供一定的参考价值。 关键词：荧光碳点；环境监测；应用 引言 荧光碳点在环境监测领域具有重要的应用价值，在检测环境中的重金属离子、无机阴离子、有机污染物上具有其独特的优势．此外，荧光碳点所表现出的优异的生物相容性，也可用于标记监测环境中的微生物．本文主要针对荧光碳点的特性及其在环境监测中应用进行综述，为今后的碳点研究提供参考。 1荧光碳点概述 1.1荧光材料概述 荧光材料的主要发光机理就是在材料受到光照或者是外电场的刺激之后电子跃迁从基态到激发态，最终电子在从激发态跃迁到基态的一个过程，在这个过程中会将多余的能量通过光的形式进行释放，想要荧光材料在实际应用中有好的发光效果首先需要保证荧光颗粒有良好的分散性并且颗粒度要保持均匀。目前在市面上所研究的荧光粉粒通常是微米级的，尺寸统一。但是想要荧光材料在医学、生物等领域得到更好的应用，那么需要的颗粒尺寸要求则更小。荧光材料按照材质分类可以分为无机和有机荧光材料，如果按照物质的状态分析可以分为气体、液体以及固体，如果按照激发方式来分类的话主要可以分成电致发光、光致发光、X射线发光以及阴极射线发光材料等几种，通过荧光材料不同的性质可以进行不同的分类。 1.2碳点简介 近30年以来碳纳米材料一直是科学研究的热门方向，在碳材料中富勒烯、石墨烯等材料的发现者均获得了诺贝尔奖，除了以上两者之外坦纳米管也受到了广泛的应用以及研究。在2004年来自美国卡罗莱纳大学的Scrivens研究组的研究人员从通过琼脂糖电泳对电弧制备放电制备的单壁碳纳米管的纯化的过程中发现了具有荧光性能的碳纳米材料。在2006年，美国克莱蒙森大学的科学家Sun等通过将石墨粉进行热压处理之后和粘合剂的混合物作用下制备碳靶，然后将其进行激光烧蚀之后得到了没有荧光性能的碳纳米粒子，之后将所得到的粒子通过硝酸的回流氧化处理之后，用PEG1500N进行表面钝化处理，得到了具有荧光性质的碳纳米粒子，由此第一个提出了碳点的概念，这是突破性的研究，由于碳家族其他成员较高的应用价值使得碳点一经问世便受到了广泛的研究与关注。 2荧光碳点在环境监测中的应用 2.1金属离子的检测 重金属在环境中的行为特性及归宿，是环境化学研究的前沿领域．重金属进入环境对生物个体、种群产生影响，进而对生态系统产生不良的生态效应．而大多经钝化修饰的碳点表面富含含氧基团，具有化学和生物多样性．大量的羰基、酚羟基等基团使荧光碳点可以通过螯合、离子交换和吸附作用结合生态环境中主要的金属离子生成各种形式的配合物．不同表面修饰的碳点对金属离子具有特异性选择．生成配合物的同时会引起碳点表面结构的变化而影响其荧光性能的强弱，达到检测金属离子的目的．近年来，越来越多的研究者将碳点用于Hg2+、Cr（VI）、Cu2+、Mn（Ⅱ）、Fe3+等金属离子的定性定量检测，较传统的检测方法具有更高的特异性和灵敏度． Guo等以柠檬酸钠为原料制得C-Dots对Hg2+具有很好的选择性和敏感度，在其他金属离子的干扰下对Hg2+仍然表现出较好的选择性，Hg2+与碳点表面的羧基和羟基相互作用，使粒子间距离减小，粒子间通过有效的电子转移使光子通过非辐射的形式释放，降低了荧光的发射强度．研究表明：当Hg2+浓度在0～5μg/L时，荧光淬灭度与Hg2+浓度具有很高的线性关系（Ｒ2=0．996），随着Hg2+浓度的增加碳纳米粒子的荧光强度逐渐减弱．与之前报道的使用荧光纳米金［及荧光染料检测Hg2+的方法相比，该法更加简单、廉价和环保。 2.2无机阴性离子污染物检测 无机阴离子在生化反应中扮演着关键角色，也对环境产生着巨大影响．荧光碳点不但可以用来检测环境中的重金属离子，还可利用其优良的理化性质检测无机阴离子污染物．无机氟化物的气体或粉尘均属于高毒类污染物，是一种原浆毒物，神经细胞对它特别敏感，可经呼吸道、消化道及皮肤浸入人体，产生脑软化，胶质细胞增生，血管周围淋巴细胞浸润，心肌浊肿，间质水肿及出血等中枢神经系统及心肌毒性．Liu等用Zr（H2O）2EDTA与碳点表面的羧基相结合，当溶液中存在比羧基结合力更强的F－时，Zr（H2O）2EDTA将从碳点表面脱落与F－结合，碳点荧光强度也随之改变．Liu发现碳点荧光强度的变化与F－浓度存在良好的线性关系，并用该法成功完成了对牙膏和水体中F－的定量检测，用该探针检测F－不但简单快捷，还具有较高的灵敏度和特异性，说明经过适当修饰的碳点，在环境监测上具有广泛的应用范围． 2.3有机污染物的检测 有机污染物作为一种典型的环境污染物，具有高毒性（可致畸、致癌、致突变）、长期残留性、半挥发性和高脂溶性的特征，易于在食物链中富集传递，并且能够通过多种传输途径在全球迁移分配，对人体健康和生态环境产生严重的危害，因此对环境中有机污染物的监测意义重大．常用的检测方法存在着成本高、操作复杂、检测时间长、不方便现场检测等缺点，而荧光碳点以其独特的光学性质和多样的反应活性，能对多种有机污染物实现快速、实时、准确的测定，对保护环境具有非常重要的意义。 碳点可通过疏水作用、配位交换和氢键作用吸附多环芳烃、多氯联苯、农药等有机污染物，导致碳点发生聚集而使原有荧光强度减弱．利用荧光强度的变化，可对有机污染物进行定量分析．碳点多样化的表面修饰，可对不同有机污染物进行选择性结合，达到检测不同污染物的目的．Cayuela等［26］将制得的碳点分别用于检测DNP（2，4-二硝基苯酚）和4，8-DiMeIQx．质子化的DNP能与表面富含羟基的碳点通过氢键相互作用，引起碳点的荧光淬灭．在pH3．5的缓冲溶液中，DNP的最低检测浓度可达0．4mg/L，并具有良好的抗干扰性．
荧光量子点探针在生物医学中的应用进展 杨冰冰1302班2013113010222 【摘要】量子点(半导体纳米微晶体)作为一种新型荧光探针,在生物医学领域中应用已引起国内外科学工作者的极大关注。文章主要概括了荧光量子点在活细胞荧光标记及组织光学成像、肿瘤细胞示踪及检测、荧光免疫分析和微生物学等方面的应用。 【关键词】荧光量子点探针生物标记 量子点(quantumdots,QDs)又称半导体纳米微晶体,是一种由0族元素组成的能够接受激发光产生荧光的半导体纳米颗粒,其颗粒直径一般约为1~100nm。由于其具有独特的量子尺寸效应和表面效应,表现出优良的光谱特征和光化学稳定性,许多科学工作者已经尝试着将其应用于生物学领域,并且取得了一定的进展。本文将主要评述荧光量子点探针在生物医学中的应用进展。 一，活细胞荧光标记及组织光学成像 细胞或细胞组分成像的标准方法是用荧光物质对相关部位进行标记,量子点作为纳米尺寸的晶体,有着独特的光化学和光物理学特性,使其不仅适合单分子成像,也可以进行组织整体的成像研究。Chen 等首次报道了将量子点与标记分子复合物通过转染进入细胞核,在实验中他们将量子点与SV40(猴病毒40)大的T抗原核定位信号(NLS)结合,并经转染进入活细胞,通过荧光成像系统监测到复合物从细胞质到细胞核的运动过程。这一工作首次将量子点用于细胞核中进行长时程生物现象观测,提供了一种新的无细胞毒性成像技术。Wu等证明
了量子点标记抗体能特异地识别亚细胞水平的分子靶点。他们用量子点标记的羊抗鼠IgG作为二抗,结合抗Her2单克隆抗体,观察到了乳腺癌细胞表面的Her2。用抗生物素蛋白交联具有不同发射光谱特征的量子点,配合生物素标记的二抗和特异性单抗,不仅能同时识别细胞表面的Her2和核抗原,也能同时识别胞浆微管蛋白和核抗原。与有机荧光染料Alexa488比较,量子点发射的荧光较强而且不被激发光淬灭。Jaiswal等基于量子点荧光的稳定性,用DHLA包被的量子点与活细胞于37e共孵育,观察到量子点通过内吞作用进入细胞,也观察到交联生物素的量子点进入生物素化的细胞。进入细胞的量子点不影响细胞的形态和生长,培育12d还可看到细胞内的量子点荧光。Lidke 等应用QDs的荧光示踪EGF与其受体erbB1的结合和信号转导过程,直接实时动态观察到一个信号分子与细胞膜结合通过细胞丝足、胞吞内化,以及与erbB2、erbB3相互作用的全过程,直观显示了癌细胞信号转导的过程,这表明QDs为研究活细胞内的信号传递及其分子机制开辟了一条新的途径。 二，肿瘤细胞示踪及检测 将基于量子点荧光探针建立的光学成像技术应用于肿瘤的早期诊断有着巨大潜力,这是一项灵敏的、非电离性、花费相对便宜的技术。Nida等将量子点连接的表皮生长因子受体与抗生长因子抗体形成共轭对来探测宫颈癌前期生物学标志物,结合光学成像技术,显示宫颈癌在分子水平的变化,有助于肿瘤的早期诊断。Kim等将近红外QDs以4.0@10-7mol/L的浓度分别注射入小鼠前爪及猪腹股沟皮下,
量子点在荧光分析中的应用 量子点(Quantum Dots，QDs),即半径小于或接近于激子玻尔半径的半导体纳米晶粒，也称为半导体纳米颗粒。它的直径只有1~10nm，因此存在特殊的物理性质，如量子尺寸效应、表面效应等，表现出优良的纳米效应。它的激发光谱宽且连续分布、发射光谱窄而对称、发射光稳定性强，不易发生光漂白，通过改变粒子的尺寸和组成可获得从UV到近红外范围内的任意点的光谱，因此相对传统有机荧光试剂具有无可比拟的优越性。由于量子点具有上述独特的性质，自20世纪70年代末，它就在物理学、材料科学、化学及电子工程学等方面引起广泛的关注。近年来，随着制备技术的不断成熟与荧光量子产率的不断提高，有关量子点在荧光分析中的应用研究取得了重要进展。 1. 量子点的尺寸及其结构 量子点是一种零维的纳米材料。所谓零维的纳米材料是指当半导体材料从体相逐渐减小至一定临界尺寸(典型直径尺寸为1~10nm，可以抽象成一个点)以后，材料的特征尺寸在三个维度上都与电子的德布罗意波长或电子平均自由程相比拟或更小，电子在材料中的运动受到了三维限制，也就是说电子的能量在三个维度上都是量子化的，结构和性能也随之发生从宏观到微观的转变，称这种电子在三个维度上都受限制的材料为零维的纳米材料，即量子点。它主要是由II-IV族元素(如CdSe，CdTe，CdS，ZnSe等)和III-V族元素(如InP，InAs等)组成的纳米晶体。 量子点的结构一般包括核（core）、壳（shell）两个部分。核，一般使用CdSe、CdTe或者InAs等作为材料，其尺寸的大小及其晶格生长情况主要决定了其光学性质（包括发射波长和荧光量子产率）。壳是具有不同禁带宽度(通常是更宽禁带宽度)的其它材料，或者也可是真空介质。合适厚度的壳结构可以进一步提高量子点的荧光量子产率，而且外层的壳可以将核与外界隔绝而保护核，同时还可以为进一步的表面化学修饰提供良好的基底条件（如图1所示）。一般金属化合物/有机相合成得到的量子点表面会覆盖一层油相的TOPO表面活性剂分子，在生物应用之前，需要使用亲水性分子取代TOPO或使用两亲性分子在TOPO外包裹，使量子点具有水溶性。