荧光碳点的制备与性质研究
新型荧光碳点的制备及金属离子的检测
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ABSTRACTIn 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湖南科技大学本科生毕业设计（论文）目录第一章 绪论 ............................................................ 11.1 金纳米棒的光学性质 ................................................ 1 1.2 金纳米棒在生物科学的应用 .......................................... 1 1.2.1 体外诊断 .................................... 错误！未定义书签。
荧光碳点实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 学习荧光碳点的合成方法；2. 掌握荧光碳点的表征技术；3. 了解荧光碳点的应用前景。
二、实验原理荧光碳点（Carbondots，CDs）是一种新型碳纳米材料，具有优异的光学性能、生物相容性和低毒性等特点。
其合成方法主要包括热解法、溶剂热法和水热法等。
本实验采用溶剂热法合成荧光碳点，并通过紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪和透射电子显微镜等手段对其进行表征。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 橘子皮- 碳酸钠- 氯化铁- 蒸馏水- 乙醇2. 实验仪器：- 紫外-可见分光光度计- 荧光光谱仪- 透射电子显微镜- 恒温水浴锅- 研钵- 玻璃棒- 电子天平四、实验步骤1. 橘子皮预处理将橘子皮洗净、去皮、去核，切成小块，放入研钵中，加入少量蒸馏水，用研钵研碎。
2. 溶剂热法合成荧光碳点将预处理好的橘子皮加入烧杯中，加入适量的蒸馏水和碳酸钠，搅拌均匀。
将混合液转移至反应釜中，在恒温水浴锅中加热至100℃，反应12小时。
反应结束后，将产物用乙醇洗涤三次，去除杂质。
3. 荧光碳点的表征3.1 紫外-可见分光光度计测定将产物溶解于乙醇中，配制一系列浓度的溶液，用紫外-可见分光光度计测定其在最大吸收波长处的吸光度。
3.2 荧光光谱仪测定将产物溶解于乙醇中，配制一系列浓度的溶液，用荧光光谱仪测定其在最大发射波长处的荧光强度。
3.3 透射电子显微镜观察将产物滴在铜网上，晾干后用透射电子显微镜观察其形貌。
五、实验结果与分析1. 紫外-可见分光光度计测定从紫外-可见分光光度计测定结果可以看出，荧光碳点的最大吸收波长为255nm，表明其具有较宽的吸收范围。
2. 荧光光谱仪测定从荧光光谱仪测定结果可以看出，荧光碳点的最大发射波长为440nm，表明其具有较好的荧光性能。
3. 透射电子显微镜观察从透射电子显微镜观察结果可以看出，荧光碳点呈球形，粒径在1.5～3.5nm之间。
六、结论本实验采用溶剂热法成功合成了荧光碳点，并通过紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪和透射电子显微镜等手段对其进行了表征。
碳点发射荧光的机理和原理
碳点发射荧光的机理和原理引言：碳点作为一种新型纳米材料，具有极高的应用潜力。
其在生物医学领域、光电子学领域等方面都有广泛的应用。
其中，碳点的荧光性质是其应用的重要基础。
本文将探讨碳点发射荧光的机理和原理。
一、碳点的结构和性质碳点是由碳元素组成的纳米颗粒，其直径一般在1到10纳米之间。
碳点可以分为有机碳点和无机碳点两类。
有机碳点主要由碳、氢、氧等元素组成，而无机碳点则由碳、硅、氮等元素组成。
碳点具有良好的光学性质，如发射荧光、磷光等。
二、碳点发射荧光的机理碳点发射荧光的机理主要包括两种：量子限域效应和表面缺陷效应。
1. 量子限域效应量子限域效应是碳点发射荧光的重要机理之一。
碳点的尺寸非常小，因此其表面积较大，而且碳点表面具有很高的能量状态。
当外界能量作用于碳点表面时，碳点表面的能级会发生改变，从而导致电子的激发和跃迁。
在跃迁过程中，碳点会发射出特定波长的荧光。
2. 表面缺陷效应表面缺陷效应也是碳点发射荧光的重要机理之一。
在制备碳点的过程中，由于制备条件的不同，碳点表面往往会存在不同程度的缺陷。
这些缺陷可以提供额外的能级，从而促使碳点在受到激发时发射荧光。
三、碳点发射荧光的原理碳点发射荧光的原理主要包括两个方面：能级结构和能量传递。
1. 能级结构碳点的能级结构是决定其发射荧光特性的关键。
碳点的能级结构是由其内部的碳原子排布和表面的官能团组成的。
这些能级可以对外界的能量进行吸收和释放，从而产生发射荧光的现象。
2. 能量传递碳点发射荧光的过程中，能量的传递是一个重要的环节。
当碳点受到外界能量的激发时，其能量会从激发态传递到基态。
在这个过程中，能量的传递会通过碳点内部的能级结构进行，最终导致荧光的发射。
四、碳点发射荧光的应用碳点发射荧光具有许多应用价值。
在生物医学领域，碳点可以作为生物标记物，用于细胞成像、药物传递等方面；在光电子学领域，碳点可以用于制备发光二极管、激光器等光电器件。
结论：碳点发射荧光的机理和原理主要包括量子限域效应和表面缺陷效应。
一种溶剂热法制备荧光碳点的方法与流程
一种溶剂热法制备荧光碳点的方法与流程随着纳米材料在生物成像、荧光探针、药物输送等领域的广泛应用，荧光碳点作为一种新型的纳米材料备受关注。
而溶剂热法制备荧光碳点是一种简单高效的方法，本文将介绍该方法的步骤和流程。
1. 实验原理溶剂热法是指将碳源和溶剂充分混合后，进行加热反应，生成荧光碳点。
在这个过程中，溶剂不仅起到了溶解碳源的作用，还能够调节反应的温度和时间，最终控制碳点的形貌和光学性质。
2. 实验步骤(1) 准备实验材料：碳源、溶剂、辅助剂等。
(2) 混合溶剂：将碳源和溶剂按一定比例混合均匀，确保碳源完全溶解。
(3) 反应加热：将混合溶剂加热至一定温度，保持一定时间进行反应。
(4) 沉淀分离：待反应结束后，通过离心或过滤的方式将产生的荧光碳点从溶剂中分离出来。
(5) 洗涤干燥：用适当的溶剂对荧光碳点进行洗涤，去除杂质和残留的溶剂，最后将其干燥得到荧光碳点。
3. 实验条件控制(1) 碳源的选择：碳源的种类和性质对荧光碳点的结构和性能有较大影响，常用的碳源包括葡萄糖、柠檬酸、聚苯乙烯等。
(2) 溶剂的选择：溶剂的选择应考虑其与碳源的相容性、反应活性和对最终产物的影响，常用的溶剂有乙二醇、乙醇、水等。
(3) 反应温度和时间：反应温度和时间是影响荧光碳点形貌和光学性质的重要因素，需根据实际情况进行合理选择。
4. 实验结果分析通过透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等手段对制备的荧光碳点进行表征，分析其形貌、结构、荧光性质等。
5. 实验应用展望溶剂热法制备的荧光碳点具有简单、高效的特点，适用于大规模生产，且可通过调节反应条件控制产物的性质，因此在生物成像、荧光探针、传感器等领域有着广阔的应用前景。
溶剂热法制备荧光碳点是一种简单高效的方法，通过合理选择碳源、溶剂和反应条件，可得到具有良好性能的荧光碳点，有望在纳米材料领域发挥重要作用。
溶剂热法制备荧光碳点的方法与流程在过去的几年里，由于其独特的结构和优异的性能，荧光碳点作为一种新型的纳米材料备受科学界和工业界的关注。
荧光碳点的制备及应用
荧光碳点的制备及应用1、荧光碳点的制备荧光碳材料是一种典型的无机荧光纳米材料，为目前热点研究的功能纳米材料之一。
荧光碳点指的是一种尺寸小于10 nm的零维纳米材料，其中碳元素采用sp2杂化，并可进行N、P、O、S等元素的掺杂。
通过调节荧光碳点的尺寸大小、元素组成和表面结构，可制备出不同发光特性的荧光碳点。
荧光碳点的制备分为“自上而下”法和“自下而上”法。
“自上而下”法是指用电解、激光刻蚀等方法，将块状石墨粉碎成纳米尺寸的荧光碳点，“自下而上”法是指以有机物为前驱体，在高温条件下合成荧光碳点。
相较于“自上而下”的合成方法，“自下而上”法具有简单、快捷、产率高的优势，应用于本科生实验，可重复性强、成功率高，故本实验采用“自下而上”法，即以有机物柠檬酸、柠檬酸铵、尿素和多乙烯多胺作为前驱体，分别制备蓝色荧光碳点(BC-dot)和氮掺杂的绿色荧光碳点(GC-dot)2、发射原理荧光碳材料是一种典型的无机荧光纳米材料，为目前热点研究的功能纳米材料之一。
荧光碳点指的是一种尺寸小于10 nm的零维纳米材料，其中碳元素采用sp2杂化，并可进行N、P、O、S等元素的掺杂。
通过调节荧光碳点的尺寸大小、元素组成和表面结构，可制备出不同发光特性的荧光碳点。
荧光碳点的制备分为“自上而下”法和“自下而上”法。
“自上而下”法是指用电解、激光刻蚀等方法，将块状石墨粉碎成纳米尺寸的荧光碳点，“自下而上”法是指以有机物为前驱体，在高温条件下合成荧光碳点。
相较于“自上而下”的合成方法，“自下而上”法具有简单、快捷、产率高的优势，应用于本科生实验，可重复性强、成功率高，故本实验采用“自下而上”法，即以有机物柠檬酸、柠檬酸铵、尿素和多乙烯多胺作为前驱体，分别制备蓝色荧光碳点(BC-dot)和氮掺杂的绿色荧光碳点(GC-dot)3、量子产率荧光量子产率是表示物质发射荧光的能力的一个基本参数，指的是荧光物质吸光后所发射的荧光的光子数与吸收的激发光的光子数的比值，可采用绝对法和相对法测定，用Yf表示：Yf=发射的光量子数吸收的光量子数Yf=发射的光量子数吸收的光量子数(1)本实验采用相对法测定荧光碳点的荧光量子产率，即以罗丹明6G(R6G)的乙醇溶液作为本实验的参比物质。
荧光碳点的合成及其应用研究进展
张
02019
盼 等:荧光碳点的合成及其应用研究进展
文章编号:
1001
DOI:
10.
3969/
.
sLeabharlann sn.10019731.
2020.
02.
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omup)”3-4 两 种 方 法。 自 上 而 下 法 是 利 用
弧光放电、激光烧蚀、电化学氧化等物理化学手段处理
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9731(
2020)
02
02019
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荧光碳点的合成及其应用研究进展
张
盼1,赵顺省1,2,王雅坤1,杨
*
征1,2,刘向荣1,2
(
1.西安科技大学 化学与化工学院,西安 710054;
2.自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室,西安 710021)
要: 碳点(
Ca
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CDs)具有良好的体内外生物相容性、表面功能化、合成环境友好、成本低等优点,引
基金项目:国家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 (
21103135,21073139,21301139,21373158),陕 西 省 创 新 人 才 推 进 计 划 资 助 项 目
(
2017KJXX55),陕西省自然科学基础研究计划资助项目(
环境监测中荧光碳点的应用探究
环境监测中荧光碳点的应用探究近年来，随着环境污染问题的日益严重，人们对环境监测的需求也越来越迫切。
传统的环境监测方法通常需要耗费大量的时间和人力，而且往往只能监测到有限的污染物。
科学家们一直在寻找一种更有效的环境监测方法，以便能够更准确、更快速地监测各种污染物。
一、荧光碳点的制备和性质荧光碳点是一种尺寸在1-10纳米之间的碳基纳米材料，其来源可以包括天然和人工合成两种。
天然来源的荧光碳点通常来自于天然物质，比如柠檬、橘子等水果；人工合成的荧光碳点则可以通过碳化学反应或者热解法制备而成。
荧光碳点在环境监测中的应用主要基于其优良的荧光性能。
这些碳点通常表现出宽波长的荧光发射，而且其发光强度和波长可以通过改变其制备条件进行调控。
这种可调控的荧光性能使得荧光碳点可以用于监测不同种类的污染物，比如重金属离子、有机物等。
荧光碳点还具有较高的化学稳定性和生物相容性，这意味着它们可以在复杂的环境中进行长时间的监测而不会出现显著的漂移或者降解。
这些特性使得荧光碳点成为了一种具有广泛应用前景的环境监测材料。
二、荧光碳点在环境监测中的应用1. 水质监测2. 大气环境监测荧光碳点还可以作为大气环境监测中的重要工具。
随着工业化和城市化的加剧，大气污染问题已成为了当前社会关注的热点问题。
传统的大气监测方法往往需要使用昂贵的仪器设备，并且监测结果往往需要经过较长时间的处理才能得出。
而使用荧光碳点作为探针，则可以大大简化监测流程，并且可以实现对大气中各类污染物的实时监测。
这对于大气环境监测而言是一个重大的突破，有望为大气污染治理提供更为准确的数据支持。
3. 土壤污染监测由于其较好的生物相容性，荧光碳点还可以被应用于土壤污染监测领域。
传统的土壤监测方法往往需要取样和实验室测试，并且测试结果往往需要较长时间才能得出。
而利用荧光碳点，可以实现对土壤中污染物的实时监测，并且可以通过控制其制备条件来获得对特定污染物的高选择性和灵敏度。
这为土壤污染监测提供了一种全新的可能性，将有助于及时发现并治理土壤污染问题。
水热法制备荧光碳点及其应用研究
水热法制备荧光碳点及其应用研究
水热法制备荧光碳点及其应用研究
水热法是一种制备荧光碳点的常用方法，通过在高温高压下将碳源与氧化剂反应生成碳点，同时可以加入有机物或无机物来改变碳点的性质。
水热法制备的荧
光碳点具有发光强度高、发光波长可调、生物相容性好等特点，被广泛应用于生物成像、传感器等领域。
近年来，研究人员利用水热法制备荧光碳点，并通过控制碳源、氧化剂、反应条件等参数来改变碳点的光学性质。
同时，研究人员也对荧光碳点进行了多种表面修饰，使其具有更好的生物相容性和药物传输性能，从而拓展了荧光碳点在生物
医学领域的应用。
在生物成像方面，荧光碳点被广泛应用于细胞成像、肿瘤诊断等领域。
荧光碳点不仅可以作为荧光探针用于细胞成像，还可以作为光热转换剂进行光热治疗。
此外，荧光碳点还可以用于肿瘤诊断，通过改变碳点的表面修饰，可以实现对肿瘤细胞的定位和识别。
在传感器方面，荧光碳点可以作为传感器的荧光标记，用于检测环境中的化学物质、生物分子等。
研究人员可以通过改变碳点的表面修饰或掺杂其他元素来实现对不同物质的检测。
荧光碳点传感器具有灵敏度高、选择性好、响应速度快等特点，有望在环境监测、生物检测等领域得到广泛应用。
总之，水热法制备的荧光碳点具有广阔的应用前景，在生物医学领域、环境监测等领域都有重要的应用价值。
未来研究人员还可以继续探索荧光碳点的制备方法和表面修饰策略，进一步提高荧光碳点的性能和应用范围。
荧光碳点的制备及重金属离子检测和吸附研究
荧光碳点的制备及重金属离子检测和吸附研究荧光碳点（CDs）是一种粒径小于10 nm的新型碳纳米材料,具有低毒性、生物相容性好等优点,可作为一种新型荧光探针,然而CDs在荧光量子产率、灵敏度、选择性方面以及荧光活性等方面尚不够高。
因此,具有高荧光量子产率的功能化荧光CDs探针的开发和应用就变得非常重要。
本文通过不同的氨基钝化剂制备了三种CDs。
鉴于CDs聚集态下会导致荧光淬灭,且水溶性极强,不利于工业化应用的问题,将荧光量子产率最高的CDs聚合到微凝胶中,制备了兼具重金属离子检测和吸附双重功能的凝胶材料。
将特异性检测Hg<sup>2+</sup>的CDs接枝到聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）无纺布上,制备了Hg<sup>2+</sup>荧光检测材料。
首先,分别采用乙二胺、三聚氰胺和聚酰胺胺作为钝化剂,柠檬酸作为碳源,通过水热法,合成了 CDs-1、CDs-2、CDs-3三种荧光碳点,并对其组成、结构和荧光性能进行了表征。
研究表明,三种不同钝化剂所制备的荧光碳点均具有-NH2、-COOH、-OH等大量官能团,没有明显聚集,分布较均一,粒径分布均在7-8 nm左右,均具有激发波长依赖性。
CDs-1荧光强度最高,荧光量子产率最大为86.37%;在金属离子选择性方面,Hg<sup>2+</sup>、Cu<sup>2+</sup>-和Fe<sup>3+</sup>对CDs-1具有淬灭效应;Hg<sup>2+</sup>对CDs-2具有特异性淬灭;Hg<sup>2+</sup>、Cu<sup>2+</sup>对该CDs-3有明显淬灭效果。
将CDs-1与甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）反应,得到具有双键的PCD （Polymerizable carbon dots）,将其作为荧光探针,与丙烯酰胺（Am）和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）通过反相乳液聚合,制备了 P（Am-CD-AMPS）微凝胶。
一种以榨油残渣为原料制备荧光碳点的方法及其制成的荧光碳点
一种以榨油残渣为原料制备荧光碳点的方法及其制成的荧光碳点一、背景荧光碳点是一种具有广泛应用前景的新型无机发光材料。
其与传统的无机发光材料不同，具有可调节发光波长、较高的生物相容性等优点。
但当前制备荧光碳点的方法大多耗费昂贵、原料成本高，难以实现大规模生产。
因此，提出一种低成本、易操作、可大规模生产的荧光碳点制备方法具有重要意义。
二、方法介绍1. 原料准备以富含油脂的废弃物榨油残渣为原料，进行炭化、硫化等多个步骤处理。
2. 炭化反应将初步处理过的废弃物榨油残渣放入炉中，在高温情况下进行炭化反应。
反应后得到的材料粉末可用作下一步的原料。
3. 碳点制备将炭化材料粉末与H2SO4、HNO3等化学试剂进行混合反应。
反应完成后，用NaOH进行中和处理。
过滤去除杂质，再使用氮气吹干，即可得到荧光碳点。
4. 荧光性能测试使用荧光分析仪对制备出来的荧光碳点进行测试。
实验结果表明，利用废弃物榨油残渣制备的荧光碳点在紫外激发下具有较好的荧光性能，且具有很好的生物相容性，有望应用于生物成像、光电探测等领域。
三、创新点1. 采用废弃物作为原料，利用资源再生性较强；2. 采用简单的化学反应方法，操作简便、易实现；3. 通过优化制备工艺，大幅度降低制备荧光碳点的成本；4. 制备的荧光碳点性能优良，具有广泛的应用前景。
四、结论利用废弃物榨油残渣制备荧光碳点是一项具有优越性和前瞻性的技术创新。
此项技术不仅可以促进环境保护和资源回收再利用，还可以满足荧光碳点在生物成像、光电探测等领域的应用需求。
随着技术不断推进，相信制备出更加高效、稳定、精准的荧光碳点将会成为可能。
5荧光碳点的合成与应用
聚合物钝化FCDS对细胞毒性的研究
CD2(CD-PEG1500N) CD3(CD-PEI-PEG-PEI) CD4(CD-4arm PEG)
水合热法合成水溶性碳点
荧光碳点的合成原理
碳点的结构示意图
intensity
碳点的荧光性质
EX=350nm
7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000
荧光碳点FCDS的合成及其应用
汇报人：李乾华
FCDS的荧光猝灭对DNA的检测
亚甲基蓝
浓酸氧化法制备FCDS对铜离子的 定量检测DS荧光示意图
I0是未加猝灭剂的 碳点的荧光强度
I是加了猝灭的 碳点的荧光度
FCDS与 CdTe 量子点的细胞毒性对比
0 350 400 450 500 550 600 650 700 750
wavelength/nm
条件： 水：乙二醇=1：1 葡萄糖0.5g 180℃ 4h 荧光碳点稀释10倍的荧光发射光谱图
intensity
EM=450
5000
4000
3000
2000
1000
0 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440
0
400
500
600
700
wavelength (nm)
添加PAMAM之后的荧光发射光谱图
工作计划
▪ 对合成PAMAM-FCDS的条件进一步优化。 ▪ 通过TEM,IR,FL,UV等表征手段对新合成的
PAMAM-FCDS进行表征。 ▪ 将PAMAM-FCDS负载在石墨烯上，进一步对
FCDS钝化，提高FCDS的生物相容性。
wavelength/nm
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2021 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Na2HPO4·12H2O，AR，国药集团化学试剂有限公司 ; 二水合磷酸二氢钠NaH2PO4·2H2O，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 MΩ·cm 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. 激发夹缝: 10 nm，发射夹缝: 15 nm.1. 2 碳量子点的制备影响碳量子点荧光性能的因素较多，其主要因素有反应物摩尔比、反应温度和反应时间. 为更好的控制实验条件，提高碳量子点的性能，采用了三因素三水平的正交实验方法. 该方法以较少的实验次数完成多条件下最优选择. 选择碳源为葡萄糖，表面修饰剂为PEG，温度分别选择为150 ℃，160 ℃和180 ℃，时间分别选择为1. 5 min，2. 5 min 和3.5 min，PEG 与葡萄糖的摩尔比分别选择为4，5和6. 此外在确定最佳条件时，除了考虑碳量子点的荧光强度之外，还要综合考虑实验条件、产物的毒性和生物相容性等因素.称取葡萄糖2 g，将其溶解到3 mL 水中，与不同体积的聚乙二醇 PEG - 200 混合，得到澄清溶液，然后放在微波反应器或电热恒温水浴锅中，设定一定温度和反应时间，微波辐射或水浴加热，得到不同棕红色的溶液，即碳量子点原液; 再将碳量子点原液于不同转速下离心分离纯化，测定比较其光学性能，最后选定在6000 r /min 转速下离心分离纯化，取上层清液，稀释不同倍数用于表征.1. 3 碳量子点的表征分析将上述得到的碳量子点稀释不同倍数后，分别用U - 3010 型紫外- 可见吸收光谱仪和LS55 型荧光分光光度计测试制得的碳量子点的光致发光性能.紫外可见吸收光谱测定: 将制备好的碳量子点稀释若干倍激发波长处吸收值为0. 1 ，先进行紫外扫描确定其吸收峰位置. 以碳量子点的紫外吸收峰波长为激发波长，激发和发射狭缝均为5. 0 nm，PMT 电压设置为700 V，激发波长是290 ～ 350 nm 进行多次荧光发射光谱扫描，确定激发波长为350 nm 时，其荧光发射峰位置为435 nm 左右，碳量子点的荧光谱峰更好.荧光光谱测定: 取2. 5 mL 左右的待测碳量子点溶液于荧光比色皿中，在室温下用LS55 型荧光光谱仪检测其荧光，激发波长为350 nm，激发和发射狭缝宽度均为5 nm，扫描波长范围300 ～ 650 nm，扫描速度1 200 nm/min.透射电子显微镜加速电压200 kV 观察碳量子点样品的微观形态和尺寸; 将得到碳量子点原液等体积与无水乙醇混匀后滴在KBr 压片上后放到台式电热恒温干燥箱中干燥直到变干，然后放于傅立叶红外变换光谱仪中得到红外谱图.2 结果与讨论2. 1 微波合成碳量子点的因素分析本实验选择反应物摩尔比 n 、反应温度 T 和反应时间 t 3 种影响因素，每种因素选择3 种不同的水平，即三因素三水平正交实验方法安排试验，探讨微波法制备碳量子点时对其荧光强度的影响因素，找到最优的合成条件. 根据三因素三水平的条件，选择正交表34 型.碳量子点合成中，不同影响因素在不同水平下的趋势变化,在同一因素下，随着水平的变化，实验指标也发生变化，根据图中趋势，可以得到微波合成碳量子点的最优条件是: PEG 与葡萄糖摩尔比为6，反应温度为180 ℃，反应时间为2. 5 min，在此条件下合成的碳量子的荧光强度最好.从趋势图还可看出，微波辅助反应时间并不是越长越好，但反应时间小于3. 5 min 时，碳量子点的的荧光强度有随反应时间减少而提高的趋势.由以上正交实验的直观分析得到了优化条件，然后在该条件下微波合成了荧光碳量子点,优化条件下制备的碳量子点与实验组中最好的第9 号实验条件下制备的碳量子点的荧光发射光谱.在其他条件相同的情况下，优化合成的碳量子点的荧光强度为234，远远大于第9 号实验组的碳量子点的荧光强度153. 17.改变前驱溶液pH 值分别为3，7和9 ，对实验结果进行分析处理，随着溶液pH 值的增加，碳量子点的荧光强度先减小再增加. 在前驱体为碱性条件即pH = 9 时，所得碳量子点荧光强度最大，在酸性条件pH = 3 时次之，在中性条件pH = 7 时最小. 其原因可能是在葡萄糖-PEG 体系中，制备出来的碳量子点表面含有丰富的羟基和羧基官能团在图8 中得到了证明，在酸性条件下，由于碳量子点表面大量羟基与H + 形成大量氢键，导致体系较为稳定，碳量子点能较好的分散，所以发出较好的荧光; 而在碱性条件下，碳量子点表面的羧基与OH - 的相互作用致使体系较为稳定，碳量子点也能很好的分散; 但是在中性条件下，生成的碳量子点由于高的表面能而发生团聚，致使粒子粒径增加，粒径分布变宽.2. 2 微波法与水热法的比较在上述相同的优化条件下，分别采用微波法和水热法2 种方法合成碳量子点，并对其光学性能进行初步比较.2. 2. 1 碳量子点的紫外可见吸收光谱2 种方式得到的碳量子点的紫外可见吸收光谱图,两者的吸收峰位置都是在280 nm 左右，吸收峰位置并没有随着加热方式的变化而变化，这说明2 种加热方式形成碳量子点的机制可能是一致的. 此外，在同等合成条件下，微波法制备的碳量子点的紫外可见吸收光谱强度小于水热法的吸收峰强度.2. 2. 2 碳量子点的荧光发射光谱将微波优化合成得到的一组碳量子点稀释后，依次增大激发波长，观察其荧光发射波长变化. 微波合成碳量子点在不同激发波长 340 ～ 450 nm 下的荧光发射光谱,随着激发波长的增大，荧光发射峰位置发生红移，荧光强度也先增大后减小，其中，激发波长为350 nm 时，碳量子点的荧光发射强度最大. 因此，选择350 nm 作为本实验中碳量子点的激发波长.2. 2. 3 碳量子点的荧光机理探讨碳量子点的荧光性能主要来源于2 种不同类型的发射，一种是其表面能的陷阱发射，另一种是其内在的状态发射，即电子和空穴的重新结合产生的发射，也就是通常所说的量子点的量子尺寸效应所导致的碳量子点的TEM 图射. 在本文中，一方面葡萄糖的高温热解生成的碳量子点，其表面能陷阱发射产生荧光; 另一方面，PEG 可以作为碳量子点的表面钝化剂. 而在本研究中，前驱体是葡萄糖和PEG的混合物，因此，PEG 在此合成体系中，一方面发挥了稳定剂的作用，另一方面也发挥了表面修饰剂的作用，PEG 含有大量的羟基等基团，在碱性条件下，羟基等官能团引入碳量子点表面，抑制了碳量子点的缺陷状态发射，使得能够产生荧光的电子和空穴的辐射结合更加便利，即内在的本征态发射更加容易，进而提高了碳量子点的荧光强度.2. 2. 4 碳量子点的TEM从中可以看出，碳量子点与半导体量子点类似，外貌呈圆球形，分散性较好，尺寸分布较均匀，平均粒径在5 ～ 8 nm 左右，表明在葡萄糖热解制备碳量子点的过程中，聚乙二醇作为分散剂和表面修饰剂起到了比较好的作用，能有效防止碳量子点团聚.2. 2. 5 碳量子点的红外光谱不同方法制备的碳量子点的红外光谱 a. 微波法; b. 水热法在相同的优化条件下，微波法和水热法。
乙酸镍 荧光碳点
乙酸镍荧光碳点简介乙酸镍荧光碳点是一种具有荧光性质的纳米材料，由乙酸镍和碳点组成。
它具有较高的荧光量子产率、优异的稳定性和生物相容性，因此在生物成像、生物传感和光电器件等领域具有广泛的应用前景。
乙酸镍的性质乙酸镍，化学式为Ni(CH3COO)2，是一种无色结晶物质。
它具有良好的溶解性，可溶于水和有机溶剂。
乙酸镍在化学反应中常用作催化剂，具有优异的催化活性和选择性。
荧光碳点的性质荧光碳点是一种纳米级碳材料，具有较小的颗粒大小和较高的比表面积。
荧光碳点具有优异的荧光性质，能够在受到激发光的作用下发出明亮的荧光信号。
荧光碳点具有良好的光稳定性、生物相容性和低毒性，因此在生物医学领域具有广泛的应用潜力。
乙酸镍荧光碳点的制备方法乙酸镍荧光碳点的制备方法主要包括溶剂热法、微波辅助法和水热法等。
其中，溶剂热法是一种常用的制备方法，具有简单、高效和可控性好的特点。
溶剂热法制备乙酸镍荧光碳点的步骤如下： 1. 将乙酸镍和碳源（如葡萄糖或柠檬酸）溶解在有机溶剂中，形成混合溶液。
2. 将混合溶液加热至一定温度，使乙酸镍和碳源发生反应。
3. 经过一定时间的反应，乙酸镍和碳源会形成乙酸镍荧光碳点。
4. 通过离心和洗涤等步骤，将制备得到的乙酸镍荧光碳点纯化和收集。
乙酸镍荧光碳点的应用乙酸镍荧光碳点在生物成像、生物传感和光电器件等领域具有广泛的应用前景。
生物成像乙酸镍荧光碳点具有较高的荧光量子产率和稳定性，可以作为生物成像探针。
将乙酸镍荧光碳点标记在细胞或组织中，可以通过荧光显微镜观察其在生物体内的分布和转运情况。
乙酸镍荧光碳点在生物成像中具有较高的亮度和较长的荧光寿命，能够提供清晰的影像信息。
生物传感乙酸镍荧光碳点具有良好的生物相容性和低毒性，可以作为生物传感器。
将乙酸镍荧光碳点修饰在传感器表面，可以实现对生物分子的高灵敏度和高选择性检测。
乙酸镍荧光碳点在生物传感中具有较高的信号强度和较低的背景噪声，能够提高传感器的检测灵敏度和准确性。
纳米标记材料荧光碳点的制备探析
纳米标记材料荧光碳点的制备探析纳米标记材料荧光碳点的制备探析内容简介: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，降低和消除荧论文格式论文范文毕业论文近年来，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201X 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. 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. 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、聚乙二醇、硫代乙醇酸、CS、牛血清蛋白购自武汉凌飞生物科技公司) ; 盐酸; 十二水合磷酸氢二钠; 二水合磷酸二氢钠; 氢氧化钠. 荧光分光光度计; 紫外- 可见吸收光谱仪; 纯水仪; 台式电热恒温干燥箱; 傅立叶红外变换光谱仪; 透射电子显微镜; 微波反应器; 电子天平有限公司) ; 电动搅拌器; 智能恒温电热套; 数显恒温水浴锅; 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 Mm 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 nmmin，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 nmmin. 激发夹缝: 10 nm，发射夹缝: 15 nm.1. 2 碳量子点的制备影响碳量子点荧光性能的因素较多，其主要因素有反应物摩尔比、反应温度和反应时间. 为更好的控制实验条件，提高碳量子点的性能，采用了三因素三水平的正交实验方法. 该方法以较少的实验次数完成多条件下最优选择. 选择碳源为葡萄糖，表面修饰剂为PEG，温度分别选择为150 ?，160 ?和180 ?，时间分别选择为1. 5 min，5 min 和3. 5 min，PEG 与葡萄糖的摩尔比分别选择为4，5和6. 此外在确定最佳条件时，除了考虑碳量子点的荧光强度之外，还要综合考虑实验条件、产物的毒性和生物相容性等因素.称取葡萄糖2 g，将其溶解到3 mL 水中，与不同体积的聚乙二醇混合，得到澄清溶液，然后放在微波反应器或电热恒温水浴锅中，设定一定温度和反应时间，微波辐射或水浴加热，得到不同棕红色的溶液，即碳量子点原液; 再将碳量子点原液于不同转速下离心分离纯化，测定比较其光学性能，最后选定在6000 r min 转速下离心分离纯化，取上层清液，稀释不同倍数用于表征.1. 3 碳量子点的表征分析将上述得到的碳量子点稀释不同倍数后，分别用U - 3010 型紫外- 可见吸收光谱仪和LS55 型荧光分光光度计测试制得的碳量子点的光致发光性能. 紫外可见吸收光谱测定: 将制备好的碳量子点稀释若干倍，先进行紫外扫描确定其吸收峰位置. 以碳量子点的紫外吸收峰波长为激发波长，激发和发射狭缝均为5. 0 nm，PMT 电压设置为700 V，激发波长是290 , 350 nm 进行多次荧光发射光谱扫描，确定激发波长为350 nm 时，其荧光发射峰位置为435 nm 左右，碳量子点的荧光谱峰更好. 荧光光谱测定: 取5 mL 左右的待测碳量子点溶液于荧光比色皿中，在室温下用LS55 型荧光光谱仪检测其荧光，激发波长为350 nm，激发和发射狭缝宽度均为5 nm，扫描波长范围300 , 650 nm，扫描速度1 200 nmmin.透射电子显微镜观察碳量子点样品的微观形态和尺寸; 将得到碳量子点原液等体积与无水乙醇混匀后滴在KBr 压片上后放到台式电热恒温干燥箱中干燥直到变干，然后放于傅立叶红外变换光谱仪中得到红外谱图. 2 结果与讨论1 微波合成碳量子点的因素分析本实验选择反应物摩尔比、反应温度和反应时间3 种影响因素，每种因素选择3 种不同的水平，即三因素三水平正交实验方法安排试验，探讨微波法制备碳量子点时对其荧光强度的影响因素，找到最优的合成条件. 根据三因素三水平的条件，选择正交表34 型. 碳量子点合成中，不同影响因素在不同水平下的趋势变化,在同一因素下，随着水平的变化，实验指标也发生变化，根据图中趋势，可以得到微波合成碳量子点的最优条件是: PEG 与葡萄糖摩尔比为6，反应温度为180 ?，反应时间为5 min，在此条件下合成的碳量子的荧光强度最好.从趋势图还可看出，微波辅助反应时间并不是越长越好，但反应时间小于3. 5 min 时，碳量子点的的荧光强度有随反应时间减少而提高的趋势. 由以上正交实验的直观分析得到了优化条件，然后在该条件下微波合成了荧光碳量子点,优化条件下制备的碳量子点与实验组中最好的第9 号实验条件下制备的碳量子点的荧光发射光谱.在其他条件相同的情况下，优化合成的碳量子点的荧光强度为234，远远大于第9 号实验组的碳量子点的荧光强度153. 17. 改变前驱溶液pH 值，对实验结果进行分析处理，随着溶液pH 值的增加，碳量子点的荧光强度先减小再增加. 在前驱体为碱性条件即pH = 9 时，所得碳量子点荧光强度最大，在酸性条件pH = 3 时次之，在中性条件pH = 7 时最小. 其原因可能是在葡萄糖-PEG 体系中，制备出来的碳量子点表面含有丰富的羟基和羧基官能团，在酸性条件下，由于碳量子点表面大量羟基与H + 形成大量氢键，导致体系较为稳定，碳量子点能较好的分散，所以发出较好的荧光; 而在碱性条件下，碳量子点表面的羧基与OH - 的相互作用致使体系较为稳定，碳量子点也能很好的分散; 但是在中性条件下，生成的碳量子点由于高的表面能而发生团聚，致使粒子粒径增加，粒径分布变宽.2 微波法与水热法的比较在上述相同的优化条件下，分别采用微波法和水热法2 种方法合成碳量子点，并对其光学性能进行初步比较.1 碳量子点的紫外可见吸收光谱2 种方式得到的碳量子点的紫外可见吸收光谱图,两者的吸收峰位置都是在280 nm 左右，吸收峰位置并没有随着加热方式的变化而变化，这说明2 种加热方式形成碳量子点的机制可能是一致的. 此外，在同等合成条件下，微波法制备的碳量子点的紫外可见吸收光谱强度小于水热法的吸收峰强度.2 碳量子点的荧光发射光谱将微波优化合成得到的一组碳量子点稀释后，依次增大激发波长，观察其荧光发射波长变化. 微波合成碳量子点在不同激发波长下的荧光发射光谱,随着激发波长的增大，荧光发射峰位置发生红移，荧光强度也先增大后减小，其中，激发波长为350 nm 时，碳量子点的荧光发射强度最大. 因此，选择350 nm 作为本实验中碳量子点的激发波长.3 碳量子点的荧光机理探讨碳量子点的荧光性能主要来源于2 种不同类型的发射，一种是其表面能的陷阱发射，另一种是其内在的状态发射，即电子和空穴的重新结合产生的发射，也就是通常所说的量子点的量子尺寸效应所导致的碳量子点的TEM 图射. 在中，一方面葡萄糖的高温热解生成的碳量子点，其表面能陷阱发射产生荧光; 另一方面，PEG 可以作为碳量子点的表面钝化剂. 而在本研究中，前驱体是葡萄糖和PEG的混合物，因此，PEG 在此合成体系中，一方面发挥了稳定剂的作用，另一方面也发挥了表面修饰剂的作用，PEG 含有大量的羟基等基团，在碱性条件下，羟基等官能团引入碳量子点表面，抑制了碳量子点的缺陷状态发射，使得能够产生荧光的电子和空穴的辐射结合更加便利，即内在的本征态发射更加容易，进而提高了碳量子点的荧光强度.4 碳量子点的TEM 从中可以看出，碳量子点与半导体量子点类似，外貌呈圆球形，分散性较好，尺寸分布较均匀，平均粒径在5 , 8 nm 左右，表明在葡萄糖热解制备碳量子点的过程中，聚乙二醇作为分散剂和表面修饰剂起到了比较好的作用，能有效防止碳量子点团聚.5 碳量子点的红外光谱不同方法制备的碳量子点的红外光谱在相同的优化条件下，微波法和水热法。
利用一锅法制备全光谱荧光碳点的方法
利用一锅法制备全光谱荧光碳点的
方法
一锅法制备全光谱荧光碳点，是一种简易、快速、高产率的碳点合成方法。
它主要通过将不同形态的碳材料和添加剂以及溶剂加入混合在一起，然后进行溶解、气化、凝固、冷却等步骤，最终实现了碳点的合成。
具体步骤如下：
1. 首先，将所需的碳材料（如金属卟啉、金刚石、碳纳米管、碳烯烃等）、添加剂和溶剂如乙醇、甲醇等加入混合容器中，搅拌均匀；
2. 将混合物加热至适当的温度，使混合物溶解；
3. 以恒定的流速将溶解的混合物通过管道喷射到真空中，使混合物气化；
4. 然后，将气化的混合物快速冷却，使混合物凝固形成碳点；
5. 最后，将碳点收集并放入恒温腔中，进行光谱分析，以确定所生成的碳点的光谱特性。
荧光碳点的制备和性质及其应用研究进展
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。
红色荧光碳点的制备与发光性能研究
图4
碳点的光学稳定性
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2.3 制备条件对荧光强度的影响
在溶剂热反应的过程中，如果反应温度过高，反应
原料对苯二胺会发生失水而碳化，因此合成温度是对苯
二胺合成红色碳点的关键因素。将 0.25 g 对苯二胺加
入到 25 mL 无水乙醇中，分别在 140℃、160℃、180℃、
200℃、220℃下反应 12 h 制备得到红色荧光碳点溶液。
碳点的荧光照片(a)；碳点的红外谱图(b)
2.2 碳点的发光性能
从图 3（a）可以明显地看出，该碳点的激发峰分别位
于 280 nm、365 nm 和 484 nm。当激发波长从 260 nm 调
节至 300 nm 的过程中，发现碳点的荧光强度呈现先上
升后下降的趋势；如图 3（b）所示，其中，当激发波长为
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汪亦凡，等：红色荧光碳点的制备与发光性能研究
的红色荧光；紫外可见光谱在 239 nm 和 281 nm 有两个
特征吸收峰，分别归属于芳香环的 C=C 以及 C=N 的π–
π*跃迁[9-11]。从图 2（b）可以看出，在傅里叶变换红外光
谱中，在 3 406 cm-1 处的吸收带可归属于 N-H 的伸缩振
动；1 639 cm-1、1 515 cm-1 和 1 320 cm-1 处的尖峰分别归
属于 C=N、C=C 和 C-N=的伸缩振动；818 cm-1 处的峰对
应于苯环的平面弯曲[9-10,12]。
图2
碳点的紫外谱图(红色线)和荧光发射谱图(黑色线)，插图为
如图 5（a），五种反应温度得到的荧光碳点溶液的最大发
墨烯之后最受关注的碳纳米材料之一，具有良好的发光
N掺杂的生物基荧光碳点的制备及其检测性能研究
N掺杂的生物基荧光碳点的制备及其检测性能研究目录一、内容概要 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究意义 (3)1.3 研究目的与内容 (5)二、实验材料与方法 (6)2.1 实验原料 (7)2.2 制备方法 (8)2.2.1 化学氧化法 (8)2.2.2 模板法 (9)2.3 检测方法 (10)2.3.1 荧光光谱法 (11)2.3.2 表面增强拉曼光谱法 (12)三、N掺杂生物基荧光碳点的制备与表征 (14)3.1 制备过程 (15)3.2 表征结果 (16)四、N掺杂生物基荧光碳点的性能研究 (18)4.1 荧光性质 (19)4.1.1 荧光强度 (20)4.1.2 荧光波长 (20)4.1.3 荧光量子产率 (21)4.2 拉曼特性 (22)4.2.1 拉曼散射峰 (23)4.2.2 拉曼活性模式 (24)4.3 光致发光性能 (26)4.3.1 发光强度 (27)4.3.2 发光波长 (28)五、N掺杂生物基荧光碳点在生物传感中的应用 (29)5.1 检测生物分子 (30)5.2 检测环境污染物质 (32)5.2.1 检测亚硝酸盐 (33)5.2.2 检测重金属离子 (33)5.3 检测生物病原体 (35)5.3.1 检测大肠杆菌 (35)5.3.2 检测结核杆菌 (37)六、结论与展望 (38)一、内容概要本论文研究了N掺杂的生物基荧光碳点的制备及其检测性能。
通过一系列精细化的实验步骤，成功合成了一种具有优异荧光性能的N 掺杂生物基荧光碳点。
该碳点不仅具有良好的生物相容性和光稳定性，还展现出了高灵敏度的传感性能，能够实现对多种有害气体和重金属离子的高效检测。
在制备过程中，论文首先对碳源、氮源和催化剂的选择进行了优化，以确保碳点的良好合成和荧光性能。
通过高温高压条件下的水热反应，成功制备出了N掺杂的生物基荧光碳点。
通过控制反应条件，如温度、压力和时间等，实现了碳点尺寸和形貌的调控，进而影响了其荧光性能。
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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。