新型水溶性多色荧光碳点的制备及细胞成像研究

多色荧光碳点的制备与表征图源网络学生样品1 实验目的2 实验原理3仪器操作4 实验流程及注意事项实验原理1 碳量子点材料碳量子点通常呈直径10nm以下的球状微粒，由无定形结构或纳米晶体结构的sp2/sp3碳团簇组成。

研究发现，通过引入不同表面缺陷、杂原子掺杂和官能团，可以定向改变碳量子点的结构和理化性能。

广义上荧光碳量子点可分为3种：石墨烯量子点（graphene quantum dot）、纳米金刚石（nanodiamond）和荧光碳颗粒（carbon dot）。

实验原理1 荧光碳点材料荧光碳点材料包括石墨烯、碳纳米管以及富勒烯在内的多种碳纳米材料。

碳点是一类球型或近似球型，尺寸小于10 nm 的零维碳纳米材料，通常由sp 2杂化的碳结构核心和丰富的表面基团构成。

荧光碳点的发光原理碳点的几何尺寸、元素掺杂和表面状态共同决定了其发光特性。

碳点发光是由于碳点表面存在能量陷阱，表面的修饰后即可发光。

2荧光碳点的制备方法自上而下法：通过激光刻蚀、电解、酸剥离等方法将块状石墨材料粉碎解离成纳米尺寸的碳点。

激光刻蚀法化学氧化法水热分解法图源文献：车望远，等：荧光碳点的制备和性质及其应用研究进展2荧光碳点的制备方法自下而上法：利用柠檬酸、乙二胺等有机小分子为前驱体，使用微波加热、溶剂热等方法，通过小分子的聚合—碳化过程制备纳米尺寸的碳点。

图源文献：车望远，等：荧光碳点的制备和性质及其应用研究进展荧光及荧光光谱3 荧光碳点的表征S 2振动驰豫内转换系间跨越荧光是物质吸收电磁辐射后受到激发，受激发原子或分子在去激发过程中再发射波长与激发辐射波长相同或不同的辐射。

当激发光源停止辐照试样以后，再发射过程立刻停止，这种再发射的光称为荧光。

荧光光谱有瞬态荧光光谱和稳态荧光光谱两类。

通常荧光光谱指稳态荧光光谱。

S 0S 1T 1FPA ：吸收光谱F 荧光光谱P 磷光光谱荧光的激发光谱、发射谱激发谱：固定测量波长（选最大发射波长），化合物发射的荧光强度与激发光波长的关系曲线。

专利名称：一种水溶性荧光碳点及其制备方法和多种重金属检测应用
专利类型：发明专利
发明人：孙立贤,布依婷,徐芬,罗玉梅,薛顺顺
申请号：CN202010860903.2
申请日：20200825
公开号：CN112126427A
公开日：
20201225
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种水溶性荧光碳点及其制备方法，由樟树籽为碳源，经高温碳化制得，所得材料含有含氧官能团，所述含氧官能团为羟基，羰基，醚或环氧基中的一种或多种，所得碳点的粒径为2‑4 nm，对Cd、Pb和Cu的选择性。

一种检测重金属离子传感器和一种重金属离子的检测方法，检测方法包括步骤：1）测试条件的准备；2）重金属离子浓度标准线性关系的测试；3）待测重金属离子溶液浓度的检测。

本发明的优点为：1、基于通用仪器电化学工作站，具有可原位检测、检测周期短、购置成本和使用成本低廉、无需培训的特点；2、可实现便携化和轻量化；3、原料是天然生物质材料，对环境和人体均没有伤害，且来源广泛，解决了原料绿色安全问题。

申请人：桂林电子科技大学
地址：541004 广西壮族自治区桂林市七星区金鸡路1号
国籍：CN
更多信息请下载全文后查看。

《高效固态发光多色碳点的制备、发光机制及应用研究》篇一一、引言随着科技的进步，固态发光材料在照明、显示、生物成像等领域的应用越来越广泛。

其中，多色碳点作为一种新型的固态发光材料，因其独特的物理和化学性质，近年来受到了广泛的关注。

本文旨在探讨高效固态发光多色碳点的制备方法、发光机制及其应用研究。

二、高效固态发光多色碳点的制备1. 制备方法多色碳点的制备方法主要分为化学合成法、物理法和水热法等。

本文采用化学合成法中的溶胶-凝胶法，通过调节反应条件，制备出高效固态发光的多色碳点。

2. 制备过程首先，将原料按照一定比例混合，在适当的温度下进行溶胶-凝胶反应。

然后，通过热处理、洗涤和干燥等步骤，得到多色碳点。

最后，对制得的多色碳点进行性能测试和表征。

三、发光机制研究1. 结构特性多色碳点具有较小的粒径和特殊的表面结构，这使得其具有优异的发光性能。

通过对多色碳点的结构特性进行分析，发现其具有丰富的缺陷态和能级结构。

2. 发光机制多色碳点的发光机制主要与其能级结构和缺陷态有关。

当受到光激发时，电子从低能级跃迁到高能级，然后通过辐射跃迁或非辐射跃迁回到低能级，从而产生发光现象。

此外，多色碳点的表面态也对发光性能产生重要影响。

四、应用研究1. 照明领域多色碳点因其优异的发光性能和良好的稳定性，在照明领域具有广泛的应用前景。

将多色碳点与其他发光材料混合，可以制备出具有优异性能的LED器件。

此外，多色碳点还可用于制备白光LED器件，提高照明设备的照明质量和节能性能。

2. 显示领域多色碳点在显示领域也具有广泛的应用前景。

由于其具有良好的颜色可调性和高量子产率，可以用于制备高性能的彩色显示器。

此外，多色碳点还可用于制备柔性显示器和透明显示器等新型显示器件。

3. 生物成像领域多色碳点在生物成像领域也具有潜在的应用价值。

由于其具有良好的生物相容性和低毒性，可以用于制备生物荧光探针和荧光标记试剂等。

此外，多色碳点还可用于细胞成像和活体成像等领域。

《荧光碳纳米点的制备及其在离子检测和细胞成像中的应用》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，碳纳米点作为一种新型的纳米材料，因其独特的物理化学性质和广泛的应用前景，已经引起了科研工作者的广泛关注。

荧光碳纳米点（Fluorescent Carbon Nanodots，FCNDs）作为一种重要的碳纳米材料，其制备工艺的优化以及在离子检测和细胞成像等领域的应用研究具有重要的科学意义和应用价值。

本文将重点探讨荧光碳纳米点的制备方法、性质以及在离子检测和细胞成像领域的应用进行深入探讨。

二、荧光碳纳米点的制备（一）实验原理荧光碳纳米点的制备主要是通过特定的化学反应，使原料碳源经过氧化、还原等过程，最终形成具有荧光特性的碳纳米点。

其制备过程涉及到的化学原理主要包括碳源的活化、表面官能团的引入以及荧光基团的生成等。

（二）实验材料与设备实验所需材料主要包括碳源（如葡萄糖、柠檬酸等）、溶剂（如水、有机溶剂等）、表面活性剂等。

实验设备包括高温反应炉、离心机、冷冻干燥机等。

（三）制备方法目前，荧光碳纳米点的制备方法主要有微波法、水热法、电化学法等。

其中，微波法因其快速、高效的特点被广泛应用。

具体步骤为：将碳源溶解在溶剂中，加入表面活性剂，然后进行微波反应，最后通过离心、洗涤、干燥等步骤得到荧光碳纳米点。

三、荧光碳纳米点的性质（一）光学性质荧光碳纳米点具有优异的荧光性能，包括良好的水溶性、高荧光量子产率、低细胞毒性等特点。

其荧光颜色可通过改变制备条件进行调控，为不同应用提供了可能。

（二）生物相容性荧光碳纳米点具有良好的生物相容性，可与细胞内的生物分子相互作用，为细胞成像提供了可能。

此外，其低细胞毒性使得其在生物医学领域的应用具有很高的安全性。

四、离子检测中的应用（一）离子检测原理利用荧光碳纳米点的光学性质，可实现离子检测。

在特定条件下，离子与荧光碳纳米点发生相互作用，导致其荧光强度或波长的变化，从而实现对离子的检测。

例如，利用不同金属离子对荧光碳纳米点荧光特性的影响，可实现金属离子的检测。

《高效固态发光多色碳点的制备、发光机制及应用研究》篇一摘要：本文旨在研究高效固态发光多色碳点的制备方法、发光机制及其在各领域的应用。

通过合成不同种类的高效碳点，探讨其光学性能和发光机制，并进一步探索其在生物成像、光电器件及环境监测等领域的应用潜力。

一、引言随着纳米科技的发展，碳基纳米材料因其独特的物理化学性质，在多个领域中得到了广泛的应用。

其中，固态发光多色碳点因其优异的发光性能和良好的生物相容性，在生物成像、光电器件及环境监测等领域具有巨大的应用潜力。

因此，研究高效固态发光多色碳点的制备、发光机制及应用具有重要的科学意义和应用价值。

二、高效固态发光多色碳点的制备（一）材料选择与前期处理制备高效固态发光多色碳点需要选择合适的原料，如碳源、表面活性剂等。

原料需经过严格的筛选和预处理，以确保其纯度和反应活性。

（二）制备方法采用水热法、微波法、溶胶凝胶法等多种方法制备碳点。

通过调整反应条件，如温度、时间、浓度等，实现多色碳点的合成。

（三）表征与性能测试对制备的碳点进行形貌、结构、光学性能等方面的表征，包括透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、紫外-可见吸收光谱等手段。

测试其发光性能，如量子产率、稳定性等。

三、发光机制研究（一）能级结构与电子转移研究碳点的能级结构，探讨激发态的电子转移过程。

通过光谱分析，揭示碳点发光的原因及其发光颜色的来源。

（二）表面修饰与发光性能优化通过表面修饰，改善碳点的溶解性、分散性和光学性能。

研究表面修饰对碳点发光性能的影响，探讨优化策略。

四、应用研究（一）生物成像应用利用碳点的优异光学性能和良好的生物相容性，探讨其在生物成像领域的应用。

通过细胞实验和动物实验，评估碳点在生物体内的安全性和成像效果。

（二）光电器件应用研究碳点在光电器件中的应用，如LED显示器、光电传感器等。

探讨碳点在器件中的工作原理及性能表现。

（三）环境监测应用利用碳点对环境污染物的高灵敏度检测能力，探讨其在环境监测领域的应用。

多色荧光碳点的制备新进展
侯昌顺;葛介超
【期刊名称】《影像科学与光化学》
【年(卷),期】2017(035)001
【摘要】碳点(碳量子点)是在紫外-可见光吸收区域具有有效吸收的、可多色发光的新型碳纳米材料,在生物医学、环境能源和催化领域有着重要的研究应用前景.但是,在过去的10年中,无论是自上而下还是自下而上的方法,所制备碳点的发光大部分集中在蓝光-橙光范围.最近,随着制备方法的改进,有多种方法制备出了红光或近红外发光的碳点.本文简述了近3年来各类代表性的制备碳点的方法,并主要介绍了红光或近红外发光碳点的制备新进展.
【总页数】14页(P1-14)
【作者】侯昌顺;葛介超
【作者单位】中国科学院理化技术研究所光化学转换与功能材料重点实验室,北京100190;中国科学院理化技术研究所光化学转换与功能材料重点实验室,北京100190
【正文语种】中文
【相关文献】
1.新型水溶性多色荧光碳点的制备及细胞成像研究 [J], 李欣彤;吴晶;张德蒙;谭明乾;马小军
2.多色荧光碳点的溶剂回流合成及其复合高分子荧光薄膜的制备研究 [J], 张艳萍;左胜利;刘建军;于迎春
3.乌头酸基多色荧光碳点的制备及其分析应用 [J], 赵凤姣;千佳丽;孙圆圆;王兆彦;周雷
4.多色荧光碳点调控及其应用 [J], 刘兴华; 王军丽; 王亚玲; 张利; 杨永珍; 刘旭光
5.荧光碳点的制备及其荧光特性的研究和应用 [J], 杨雅儒;陆沣;胡敏;吴宥伸;向丹;高培红;张雯
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

多色碳点的制备、性能与应用研究碳点,近乎准球型的零维新兴碳基纳米功能材料,在利用电弧放电纯化单壁碳纳米管的过程中,于2004年首次被发现。

由于其异质原子可掺杂、表面官能团可修饰、宽的紫外光吸收波段、低毒、生物相容性、粒子表面效应、隧道效应等优异的光学特性,使得其在金属粒子检测、太阳能器件、生物标记、细胞成像、光电器件等领域有着广泛的应用。

经过十多年的发展,上述诸多领域已取得重多突破和创新。

但多数碳点局限在短波长范围,量子效率低。

本论文立足于改善合成、提纯工艺,提高碳点的产率和量子效率,制备多色碳点。

通过不同异质原子的参杂,热溶剂的调控以及合成条件的优化,制备出了红、黄、绿、蓝几种不同波长的碳点,最终实现了其在防伪标识、Fe³⁺检测和光致发光器件上的应用。

具体内容如下:（1）苹果酸为碳源合成蓝光碳点及其防伪标识的应用研究:以苹果酸为碳源,通过微波消解法,制备了量子效率为25%的蓝色荧光碳点。

通过丙酮的注入,前驱液极性改变,达到目标产物大量沉降的目的,碳点的产率高达65%。

XPS和FTIR表征结果表明,合成的碳点表面包覆大量含氧官能团,决定了制备的碳点具有良好的水溶性和醇溶性。

同时定性的分析了脱水缩合的碳化过程,也从理论上解释了反应机理。

激发发射光谱表明,在激发光谱上有两个强度相当的能量传递波峰,对应于发射的蓝光和黄光,这一特殊的激发依赖特性,可以实现其在防伪标识上的应用。

（2）对苯二胺为碳源合成PH敏感型绿色荧光碳点及其Fe³⁺检测的应用研究:以对苯二胺为碳源,磷酸为热溶剂,通过水热法一锅合成具有PH值敏感的绿色碳点。

当激发波长从370nm增加到450nm,发射波长固定在510nm,表现出良好的激发独立性。

通过NaOH与磷酸溶液混合调控PH值大小,当PH值减小荧光强度增加,PH值增加荧光强度减小直到猝灭。

该碳点的这种荧光淬灭/恢复现象具有可逆性、可重复性,这为荧光探针的应用提供了理论依据。

荧光碳点的制备和性质及其应用研究进展一、本文概述荧光碳点，作为一种新兴的碳纳米材料，近年来在科研领域引起了广泛关注。

由于其独特的光学性质、良好的生物相容性、易于表面功能化以及出色的稳定性，荧光碳点在生物成像、药物递送、传感器以及光电器件等领域展现出巨大的应用潜力。

本文旨在全面概述荧光碳点的制备方法、基本性质以及最新的应用研究进展。

我们将首先介绍荧光碳点的合成策略，包括自上而下和自下而上的主要方法，并讨论其结构、光学特性及稳定性等基本性质。

接着，我们将综述荧光碳点在生物成像、药物递送、传感器、光电器件等领域的应用案例和最新研究进展。

通过本文的阐述，我们期望能够为读者提供一个关于荧光碳点全面而深入的了解，为其在科研和实际应用中的进一步发展提供有益的参考。

二、荧光碳点的制备方法荧光碳点（Carbon Dots，简称CDs）作为一种新兴的纳米材料，因其独特的光学性质、良好的生物相容性和环境友好性，在生物成像、传感、光电器件等领域展现出巨大的应用潜力。

近年来，荧光碳点的制备方法得到了广泛的研究和发展。

自上而下法：自上而下法主要通过物理或化学手段将大尺寸的碳材料（如石墨、碳纳米管等）剥离或切割成纳米尺寸的碳点。

例如，激光烧蚀法就是利用高能量的激光束照射碳源，使其瞬间蒸发并冷凝形成碳点。

这种方法制备的碳点通常具有较好的结晶性和均一性，但设备成本较高，产率较低。

自下而上法：自下而上法则是通过化学反应，如热解、水热、微波等，使小分子碳源（如柠檬酸、葡萄糖等）发生碳化并聚集形成碳点。

这种方法操作简单，原料易得，因此在实际应用中更为常见。

例如，水热法就是在高温高压的条件下，使碳源发生碳化并生成碳点。

这种方法制备的碳点通常具有丰富的表面官能团，易于进行后续的修饰和功能化。

模板法：模板法是利用具有特定形貌和结构的模板材料，通过物理或化学手段将碳源填充到模板的孔道或空腔中，然后去除模板，得到具有特定形貌和结构的碳点。

这种方法可以精确控制碳点的尺寸和形貌，但制备过程较为复杂，且需要去除模板，可能引入杂质。

水热法新型水溶性荧光碳点的制备及其性能研究夏旭;刘春花;周爱梅;贺丽苹;刘欣;曹庸【摘要】以阿拉伯糖和磷酸酪蛋白肽进行水热反应,制备水溶性多色荧光碳点,利用透射电子显微镜(TEM)、紫外吸收光谱(UV)荧光光谱(FL)、红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)等对所制备碳点的粒径大小、吸收光谱、发光性质、表面基团等进行表征,并考察了其性能和对不同金属离子的识别作用.结果表明:制备的荧光碳点平均粒径为4.62nm,其紫外最大吸收波长为281 nm,XRD峰值约为21°,可在紫外灯下发出明亮的荧光,最大发射波长为414nm,且呈荧光多元发射.红外光谱分析表明存在—COOH,—NH2和—OH基团.该荧光碳点具有良好的性能,且对Cu2+和Fe3+有较强的选择性识别作用,其原因可能是荧光碳点的聚合导致粒径增大从而使荧光强度减弱.该碳点有望作为荧光探针用于检测分析和生物成像等领域.【期刊名称】《分析测试学报》【年(卷),期】2016(035)005【总页数】6页(P520-525)【关键词】碳点;荧光性能;荧光探针;金属离子【作者】夏旭;刘春花;周爱梅;贺丽苹;刘欣;曹庸【作者单位】华南农业大学食品学院,广东广州 510642;广东省天然活性物工程技术研究中心,广东广州 510642;华南农业大学食品学院,广东广州 510642;广东省天然活性物工程技术研究中心,广东广州 510642;华南农业大学食品学院,广东广州 510642;广东省天然活性物工程技术研究中心,广东广州 510642;华南农业大学食品学院,广东广州 510642;广东省天然活性物工程技术研究中心,广东广州510642;华南农业大学食品学院,广东广州 510642;广东省天然活性物工程技术研究中心,广东广州 510642;华南农业大学食品学院,广东广州 510642;广东省天然活性物工程技术研究中心,广东广州 510642【正文语种】中文【中图分类】O657.3;O613.7碳点(Carbon dots，CDs)又称碳量子点，是近年发现的一种新型的零维纳米材料[1]，因具有尺寸可调、抗光漂白性强、荧光稳定性高、无“光闪烁”现象、合成简单、生物相容性好和毒性低等优点[2-3]，有望取代量子点(Quantum dots)在生物医学和生化分析检测等领域的应用。

《高效固态发光多色碳点的制备、发光机制及应用研究》一、引言随着科技的进步，固态发光材料在照明、显示、生物成像等领域的应用越来越广泛。

近年来，高效固态发光多色碳点因其优异的发光性能、良好的生物相容性及制备简单等优点，成为研究的热点。

本文将重点介绍高效固态发光多色碳点的制备方法、发光机制及其应用研究。

二、高效固态发光多色碳点的制备（一）制备方法目前，制备高效固态发光多色碳点的方法主要包括化学合成法、物理法等。

其中，化学合成法因其操作简便、成本低廉等优点被广泛应用。

通过调整合成条件，如反应物的种类、浓度、反应温度等，可以控制碳点的尺寸、形状及发光性能。

（二）具体步骤以化学合成法为例，具体步骤如下：首先，将反应物溶解在有机溶剂中，然后加入催化剂，在一定温度下进行反应。

反应结束后，将产物进行离心、洗涤、干燥等处理，得到高效固态发光多色碳点。

三、发光机制（一）概述高效固态发光多色碳点的发光机制主要与其内部的电子结构、能级分布及表面态有关。

在光激发下，碳点内部的电子发生跃迁，产生发光现象。

其发光颜色可通过调整碳点的尺寸、形状及表面化学状态来调控。

（二）具体机制1. 电子跃迁：在光激发下，碳点内部的电子从低能级跃迁到高能级，产生激发态。

2. 能级分布：碳点的能级分布对其发光性能具有重要影响。

通过调整碳点的尺寸、形状及表面化学状态，可以改变其能级分布，从而调控其发光颜色。

3. 表面态：碳点的表面态对其发光性能也有重要影响。

表面态的存在会影响电子的跃迁过程，进而影响其发光性能。

通过表面修饰等方法可以调控碳点的表面态，优化其发光性能。

四、应用研究（一）照明领域高效固态发光多色碳点在照明领域具有广泛应用。

由于其具有优异的发光性能和良好的稳定性，可应用于LED灯、液晶显示背光源等。

（二）生物成像多色碳点具有良好的生物相容性和低毒性，可应用于生物成像领域。

通过将其与生物分子结合，可以实现对生物组织的荧光标记和成像。

（三）光电器件高效固态发光多色碳点还可应用于光电器件，如光电传感器、太阳能电池等。