多色荧光发射碳量子点的制备及其在金属离子检测中的应用.doc

多色荧光发射碳量子点的制备及其在金属离子检测中的应用碳量子点是近几年来新兴起来的一类新型碳基荧光纳米材料。因为具有制备过程简单、光稳定性好、荧光发射可调、低毒性及生物相容性好等诸多优点,所以碳量子点在生物成像、化学传感等众多领域有很大的应用前景。碳量子点的多色荧光发射可调是保证它在生物成像、化学传感等领域多模态、多功能应用的前提。然而,目前仍仅有少数研究报道了多色荧光发射可调的碳量子点,而且很少涉及多种离子检测上的探索。本文通过设计实验不仅制备了多色荧光发射可调的碳量子点而且研究了它们在化学传感领域上的应用。具体研究内容及成果如下:第一,以间苯二胺作为碳源,首先利用溶剂热法合成碳量子点,然后通过碳量子点浓度的调节,获得了红、绿、蓝三种发光颜色的荧光碳量子点。红、绿、蓝三种荧光碳量子点的荧光中心对Fe³⁺和Cu²⁺展现了不同的反应模式,Cu²⁺和Fe³⁺分别可使红色和蓝色荧光碳量子点的荧光猝灭;Fe³⁺可使绿色碳量子点的荧光增强。因此,我们获得的荧光探针实现了对Fe³⁺和Cu²⁺的同时检测。基于各种表征分析,给出了红、绿、蓝三种碳量子点的荧光发射机制及其金属离子检测的机制。第二,分别以对氨基酚、邻氨基酚和间氨基酚作为碳源并控制碳化过程,成功制备出了多色荧光碳量子点,发光分别为红、橙、黄、蓝四种颜色。通过成分表征发现,碳源及碳化过程影响了碳量子点的成分及表面基团,从而改变了碳量子点的荧光发射性质。把四种不同荧光颜色碳量子点用于金属离子检测,发现Fe³⁺可以使蓝、黄、橙三种荧光碳量子点发生荧光猝灭,并且Fe³⁺对于蓝色荧光碳量子点的猝灭性最强,然后分别是黄和橙色荧光碳量子点。另外,论文还讨论了影响红、橙、黄、蓝四种碳量子点荧光发射的其它因素及其检测金属离子的可能机制。