碱木质素/聚乙烯亚胺碳点的制备及其对pH敏感性

以碱木质素（alkali lignin，AL）、聚乙烯亚胺（polyethylenimine，PEI）为碳源，其中PEI不仅作为碳源还作为表面钝化剂，在H₂O₂氧化下通过一步水热法绿色、高效制备高荧光、寿命长和多氨基化功能碳点（alkali lignin/polyethylenimine carbon dots，AL/PEI-CDs）。探究了碱木质素/PEI质量比、水热温度和水热时间等因素对碳点荧光强度的影响，确定了最佳的反应条件，同时考察了AL/PEI-CDs对pH的敏感性及稳定性。采用紫外分光光度计（ultraviolet spectrophotometer，UV-vis）、荧光分光光度计、原子力显微镜（atomic force microscope，AFM）、高分辨透射显微镜（high resolution transmission electon microscopy，HRTEM）、傅里叶红外光谱仪（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）和X射线衍射仪（X-ray diffractometer，XRD），对AL/PEI-CDs的光学性质、形貌结构、化学结构和晶体结构等进行了表征分析。结果表明，在碱木质素/PEI质量比为1∶12、水热温度190℃、水热时间12h的条件下，合成的AL/PEI-CDs荧光量子产率为25.53％，荧光寿命为5.06ns，表面含有丰富的氨基和羟基，且粒径均一、水溶性好，有良好的稳定性，在最佳激发波长为ex=313nm下对应的发射峰位为405nm，稀释液在紫外灯下发出明亮的蓝光。本研究制备的碳点在离子监测和细胞代谢过程监测质子传感器中可能具有良好的应用前景。     

高荧光性能碳量子点的绿色合成及其条件优化

以甘氨酸和二乙烯三胺五乙酸为原料，通过简便的一步水热法合成了高荧光碳量子点，并使用荧光光谱仪研究了碳量子点溶液的荧光发射性能。同时探究了原料的质量比、水热反应温度以及水热反应时间对碳量子点荧光强度的影响。结果表明：在二乙烯三胺五乙酸与甘氨酸的质量比为3∶1,反应温度为200℃,反应时间为6 h时是荧光碳量子点的最佳制备条件，所制备得到碳量子点的相对荧光量子产率为37.91%,具有较高的荧光性能。     

生物质基碳量子点的绿色合成及其LED应用

各类生态友好型生物质都可以作为绿色碳源制备新型零维碳纳米发光材料碳量子点（CQDs）。本文以农林废弃物、园林绿化垃圾、餐厨垃圾为原料，一步水热法制备生物质基CQDs。采用高分辨透射电镜、拉曼光谱、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱、紫外-可见光吸收光谱、荧光光谱等对各类CQDs进行表征分析，探究生物质种类对CQDs荧光性能的影响规律。实验结果表明：各类生物质基CQDs在紫外光激发下均发出蓝色荧光，农林废弃物制备的CQDs荧光量子产率（QY）普遍较低，鸡蛋壳、梧桐叶和柠檬皮基CQDs荧光QY分别达到9.29%、9.03%和4.51%，这三种生物质及制备的CQDs中均含有N或S元素，说明含有N或S元素的天然生物质有助于提高CQDs的荧光QY。将生物质基CQDs制作荧光粉，制成的发光二极管（LED）的光学性能指标与CQDs的荧光性能呈现出一定的映射关系，相关结论为生物质基CQDs的绿色合成及LED的绿色制备提供了有力指导。     

碳点的绿色合成以及对Fe(Ⅲ)的检测

以芹菜茎为原料,采用水热法一步低成本制成了水溶性碳点(CDs),制备方法绿色环保,制得的碳点在紫外光照射下可发出蓝色荧光。通过荧光光谱仪、傅立叶红外光谱仪等对碳点的结构和光学性能进行表征。考察了共存离子、H_2O_2对碳点性能的影响。同时,从盐离子浓度、pH、紫外光照时间等方面讨论了其光稳定性。与其它竞争金属离子相比,所制备的CDs蓝色荧光可被Fe~(3+)有效地猝灭。因此,可用于Fe~(3+)的检测,并在40～200μM的范围内做了线性曲线。     

水溶性碳量子点的制备及防伪应用

以壳聚糖为原料,采用水热法一步制备水溶性的荧光碳量子点（CQDs）,考察反应条件（壳聚糖质量浓度、温度和时间）对CQDs产物表面官能团和产率的影响,采用TEM、FTIR、XRD、UV-Vis和PL等技术对其形貌、结构和性能进行了表征,并探究其在防伪领域的应用。结果表明,当壳聚糖质量浓度为10 g/L,温度为180 ℃,时间为12 h时,制得的CQDs结构完整且产率较高;微观表现为球状纳米颗粒,直径约为36.2 nm,表面伴有羟基和氨基官能团;制得的CQDs在293和330 nm处均有吸收峰,表现为蓝色荧光,荧光量子产率约为39.8%。将其配制成墨水后,结合喷墨印刷,在自然光和紫外光下可有效实现加密信息的“显”和“隐”,具有较好的防伪效果。     

3-苯基-2-（4-叔丁基苯氧基）-3＇-氧环己烷并噻吩并[2，3-d]嘧啶-4（3H）-酮的合成及其与BSA的相互作用

通过Aza-Wittig反应。碳二亚胺与酚类化合物在碱性催化条件下成环,合成了3-苯基-2-（4-叔丁基苯氧基）-3’-氧环己烷并噻吩并[2,3-胡嘧啶-4（3H）-酮（PTP）。在生理条件下。采用紫外吸收光谱法及荧光光谱法研究了PTP与牛血清白蛋白（BSA）的相互作用。并采用同步荧光法考察了PTP的加入对BSA构象的影响。结果表明,PTP对BSA的荧光猝灭机理为静态猝灭过程。PTP与BSA的结合反应为自发进行,反应中主要作用力是氢键和范德华力,两者的结合位点数为1、结合距离为1．78nm．PTP的加入对BSA构象没有明显影响。     

碳点/水性聚氨酯复合材料的制备及性能

以异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚氧化丙烯二醇(PPG)为原料制备水性聚氨酯,以此为碳源,采用水热法制备碳点,再以IPDI和聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(PBA)为原料,将不同质量分数的碳点加入反应体系中,制得碳点/水性聚氨酯复合材料。采用FTIR、TEM、SEM、TGA、DSC、UV-Vis、荧光光谱以及力学性能测试等对复合材料结构和性能进行检测和表征。结果显示,复合胶膜的热稳定性、荧光性能、力学强度都因碳点的加入得到提高,当碳点加入质量分数达0.5%时,复合胶膜的量子产率和荧光寿命分别为4.15%和2.43 ns,胶膜的拉伸强度和断裂伸长率分别为36.80 MPa和660%,比未加碳点的样品分别提高了29.7%和33.3%。     

巯基丙酸还原TeO2水相一步法合成CdTe/ZnTe核壳型量子点

以TeO2为碲源,巯基丙酸（MPA）为稳定剂和还原剂,采用微波辅助加热法一步合成水溶性CdTe/ZnTe核壳结构的半导体量子点.考察了Cd/Zn反应物配比及MPA用量对CdTe/ZnTe量子点性能的影响,并用紫外、荧光光谱、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、X射线粉末衍射（XRD）光谱和EDX电子能谱对CdTe/ZnTe进行了表征.结果表明,在不需要另加NaBH4的条件下,同样能合成水溶性的CdTe/ZnTe量子点,且该核壳结构的CdTe/ZnTe量子点比单一的CdTe量子点具有更高的荧光量子产率.     

生物质基碳量子点的制备及其光谱性质研究

以木屑为前驱物制备的活性炭为碳源,采用化学氧化法,用聚乙二醇2000进行表面钝化,制备出了水溶性的生物质基碳量子点。优化了CQDs的合成方法：0.3 g生物质基活性炭, 40 mL HAc-80 mL 30% H₂O₂ 混合氧化剂,反应温度为100 ℃,反应时间为12 h。采用微波和超声结合法进行钝化,修复了CQDs的表面缺陷,荧光强度和量子产率均得到了提高。采用透射电子显微镜、紫外-可见吸收光谱仪、荧光分光光度计和傅里叶红外分光光度计进行表征,所合成的碳量子点发光性能优异、粒径小、分散性好,且无团聚现象。进一步考察了光照、温度和体系pH值对碳量子点性能的影响,结果表明,光稳定性好,抗光漂白性优异,荧光强度具有pH值依赖性,且易于表面功能化。     

基于机械力化学作用制备荧光纳米纤维素

采用机械力化学法，以磷钨酸-柠檬酸为复合水解剂处理竹浆纤维，再进一步加入半胱氨酸，使降解的纤维素发生接枝反应，从而在水相中一锅法制备高荧光、高量子产率荧光纳米纤维素（fluorescent cellulose nanocrystals, F-CNC）。研究考察了半胱氨酸溶液浓度、反应时间、反应温度等因素对F-CNC的得率和荧光强度的影响。采用紫外分光光度计（UV-vis）、荧光分光光度计、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）、核磁共振光谱仪（NMR）、X-ray光电子能谱（XPS）、X射线衍射仪（XRD）以及热分析仪（TGA）等对F-CNC的光学性质、形貌结构、化学结构、晶体结构以及热稳定性等进行了表征分析。结果表明，半胱氨酸溶液浓度为1mol/L，反应时间为8h，反应温度为140℃，F-CNC的得率为56.8%，荧光量子产率达到34.24%，荧光寿命达到3.44ns，且F-CNC的直径在20~40nm，长度为150~300nm。基于机械力化学法制备F-CNC工艺简便、绿色环保且所制备的F-CNC在水中具有良好的分散性，在防伪和生物传感器中具有潜在的应用前景。     

以蚕沙为碳源合成碳点的方法及其性能表征

以蚕沙为碳源,经一定条件高温直接碳化或水热碳化,所得的产物经过纯化后得到发蓝色荧光的碳点溶液。通过透射电镜(TEM),紫外-可见吸收光谱,傅里叶红外光谱(FTIR)等对其性能进行表征。结果表明以蚕沙为原料制备的碳点荧光强度大,表面富含氨基和羟基,具有很强的亲水性,在pH 4~11的范围内和盐溶液中皆具有良好的荧光性能。此外考察了碳点对金属离子的响应性能,结果表明该碳点在选择性检测Cd~(2+)和Pb~(2+)方面具有潜在的应用价值。     

红色荧光碳点的制备与发光性能研究

以对苯二胺和无水乙醇为原料,通过简单易行的一步水热法,合成出了具有很强红色荧光的碳点。研究了水热温度、水热时间、原料浓度对碳点荧光强度的影响。通过透射电子显微镜、紫外可见分光光谱仪、傅氏转换红外线光谱分析仪等对碳点进行表征;通过荧光仪研究了碳点的荧光性能。     

以梓树荚果为原料制备荧光碳量子点的研究

以梓树荚果为原料,通过高温反应釜等设备,将其制备成荧光碳量子点。通过单因素实验和正交实验来探究所制备的荧光碳量子点荧光强度达到最好效果的最适宜条件。结果显示最适宜的条件为:原料用量梓树荚果粉0.4 g与去离子水10 mL、碳化时间为180 min、碳化温度为220℃。我们希望通过本研究为以植物为原料制备荧光纳米材料提供了借鉴。     

碳点-金纳米簇结合的双发射荧光探针的制备及传感应用

先以柠檬酸为原料采用水热合成法合成了碳点（CD），再以乙酰化含硫超支化聚酰胺-胺[HPA（S）-Ac]为模板和还原剂还原氯金酸（HAuCl₄）制备了金纳米簇（AuNCs），碳点和金纳米簇溶液混合后得到双发射荧光探针（CD-AuNCs），透射电镜结果表明CD和AuNCs粒径均接近2 nm，在CD-AuNCs中分散均匀。考察pH值对CD-AuNCs荧光性能的影响时发现CD-AuNCs的荧光在pH=6达到最强，且在此pH值下CD-AuNCs对四环素类药物（TCs）的响应灵敏，能够实现对TCs的传感。CD-AuNCs探针不仅选择性好，而且和单一CD探针相比具有线性范围更宽、灵敏度更高的优点。     

硫掺杂煤基石墨烯量子点制备及其对Ag~+的检测

以太西无烟煤为原料,采用超声液相剥离法制备得到煤基石墨烯量子点(Coal based graphene quantum dots, C-GQDs),以3-巯基丙酸为硫源采用水热合成法成功制备了硫掺杂煤基石墨烯量子点(Sulfur doped coal-based graphene quantum dots, SC-GQDs),探讨了不同比例的硫源掺杂对产物荧光量子产率的影响。采用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)及荧光光谱(PL)对所制备的S-C-GQDs形貌结构及其光学性质进行表征和测定。结果表明:S-CGQDs大小均一,分布均匀,粒径分布12～16 nm;当C-GQDs和硫源的质量比例为1︰30时,S-C-GQDs的量子产率可达46%。硫掺杂极大改变了产物的电子活性和化学性质,使S-C-GQDs对Ag+检测具有较高的选择性。     

荧光碳量子点的水热制备及光谱性能研究

采用葡萄糖作为碳源,以聚乙二醇为表面修饰剂和稳定剂,通过水热法研究了碳量子点的制备,对合成条件进行了优化,通过紫外可见吸收光谱、荧光光谱和红外光谱等对合成产物进行了表征,研究了不同制备因素对碳量子点的结构和性能的影响,并探讨了其合成机理。结果表明,在前驱体溶液pH值=9,反应物物质的量比n PEG-200/葡萄糖=4:1,加热温度120℃,加热时间5h为水热制备碳量子点的优化条件,在此优化条件下制备的碳量子点具有好的光谱性能;红外光谱研究表明,碳量子点表面含有丰富的羟基和羰基等官能团,具有较好的水溶性和生物相容性,能用于生物标记领域。     

香豆素修饰的碳量子点光稳定剂的制备与性能

利用柠檬酸为碳源,通过水热反应制备碳量子点,再采用EDC/NHS酰胺反应催化体系,将7-氨基-4-甲基香豆素(AMC)修饰到碳量子点表面,合成出一种香豆素修饰的碳量子点光稳定剂 (AMC-CQDs),研究了其光学性能和在纸张表面的应用性能,并且运用1931-CIE色度坐标,初步探究了纸张返黄过程的色度变化规律。结果表明： 合成的AMC-CQDs粒径均匀(4.13nm),具有良好的水溶性和紫外吸收性能,基本实现紫外区的全覆盖吸收,且其最大荧光发射波长为431nm,荧光量子产率达到38.7%,适用于高得率浆纸张增白,对纸张的初始白度可以提高4.71 ISO%;色度坐标显示该碳量子点光稳定剂对于色度坐标位于y＝1.553x－0.184附近的纸张具有良好的光物理增白效果。     

水热法合成仙人掌荧光碳量子点的研究

以仙人掌为碳源,通过水热法合成了荧光碳量子点,并通过荧光光谱对样品的光学性能进行了表征,同时考察了仙人掌用量、水热反应时间和温度对合成荧光碳量子点的影响。结果显示:以仙人掌为碳源合成的荧光碳量子点在水溶剂30 m L条件下,仙人掌质量为0.5 g时得到的荧光碳量子点发光效率最高;同时,水热反应时间为3 h,反应温度为160℃时得到的荧光碳量子点发光强度最高。荧光碳量子点在紫外灯照射下发出明亮的绿光。     

生物基N,S双掺杂荧光碳点的制备及其应用

为了扩展造纸废液中的木质素磺酸钠的应用,以木质素磺酸钠和半胱氨酸为原料通过绿色的一步水热反应制备N, S双掺杂碳点,利用紫外可见光谱、荧光光谱和透射电镜等表征了碳点的光学性能、结构和对金属离子的选择性检测性能,结果表明制备的N,S双掺杂碳点可以识别Fe~(3+),在0.5～100μmol×L~(-1),Fe~(3+)的浓度与制备的碳点的荧光猝灭强度有良好的线性关系(R2=0.995)。将制备的碳点用于实际水样,结果表明可实现水样中3价铁离子的检测。此荧光探针原料成本低廉,制备绿色简便,在检测领域和生物质资源的高附加值应用领域有着很好的应用前景。     

聚合物在碳点中应用的研究进展

碳点因其结构独特、荧光发光性能优越而得到诸多关注，在光电器件与生物成像领域也具有非常重要的应用价值。为了调控碳点的结构和性能，研究者们尝试在碳点的制备过程中引入各种聚合物。综述了聚合物作为前驱体应用于碳点的制备，以及作为修饰剂应用于调控碳点光致发光性能的相关研究成果，并侧重于介绍聚合物在调控碳点的荧光发射波长、荧光量子产率以及荧光寿命方面的进展，最后对聚合物在碳点类材料中应用的研究方向做出展望。