氮掺杂碳量子点的合成、表征及其在细胞成像中的应用

以葡萄糖和甘氨酸为混合碳源,在较低温度下经水热法一步合成了氮掺杂的荧光碳量子点(N-CQDs),然后对氮掺杂碳量子点的形貌、结构、组成、光学性质和细胞毒性进行了表征,最后将其应用于细胞成像。实验结果表明,对碳量子点进行氮掺杂能有效提高其荧光量子产率,其荧光增强是由于表面形成了大量强供电子基团,当葡萄糖和甘氨酸的质量比为2∶1时能获得最高为6.57%荧光量子产率。氮掺杂碳量子点还具有水溶性好、粒度均匀、优异的光致发光性质、低的细胞毒性、多波长成像等诸多优点,有望作为荧光探针应用于细胞成像等领域。     

一步法合成特异性pH响应碳量子点及其发光机理研究

本研究利用溶剂热反应, 以柠檬酸为碳源, 甲酰胺和水为混合溶剂, 一步合成氮掺杂碳量子点。研究表明, 所制备的氮掺杂碳量子点具有良好的水溶性和明亮的蓝光发射, 以及典型的依赖于激发光的荧光发射特性。特别的是, 该碳量子点显示出不同于普通碳量子点的、独特的pH响应行为, 除了具有传统的荧光强度随着pH变化的响应行为外, 还表现出在碱性条件下, 产生新的不依赖于激发光的红光发射的性能。通过系统研究碳量子点在不同碱性环境和不同羟基含量溶液中的荧光特性, 结合拉曼光谱、红外、XPS等表征, 分析其化学组成与表面态分子, 探讨了其发光机制, 证实这种特异性pH响应行为是由于在强碱性环境中含有的大量氢氧根结合在碳量子点表面, 从而改变碳量子点的表面状态, 形成新的稳定的发光中心。最后, 通过细胞毒性实验及细胞成像分析表明, 所获得的碳量子点具有低细胞毒性, 并可作为荧光探针应用于细胞成像, 显示其在生物成像领域的潜在应用价值。     

淀粉基荧光碳点的快速绿色制备及其在白光LED中的应用（英文）

以土豆淀粉为碳源,采用简单、环保的微波辅助水热法合成荧光碳点(CDs)。通过实验参数优化,合成CDs的最优反应时间、反应温度和淀粉溶液浓度分别为30 min、220℃和1 mg/mL。为了提高CDs的荧光量子产率,在以上最优反应条件下,通过加入氮掺杂剂乙二胺合成氮掺杂碳点(N-CDs),其荧光量子产率(QY)比CDs的QY提高将近一倍。CDs与N-CDs均具有良好的水溶性和热稳定性,其溶液在紫外灯照射下均发出蓝色荧光,并且N-CDs的荧光强度明显高于CDs。再将CDs/淀粉复合物和N-CDs作为荧光粉,与紫外芯片结合得到白光发光二极管器件,器件分别发出黄白光和白光,色坐标分别为(0.38,0.45)和(0.33,0.35)。淀粉基碳点荧光粉在光电器件领域表现出很大的潜力。     

水溶性Cu∶CdTe/CdS核壳量子点的合成、表征及细胞毒性检测

采用水相法合成了Cu掺杂CdTe量子点,并用CdS壳层进行包覆,得到了Cu∶CdTe/CdS核壳结构量子点。采用荧光发射光谱(FL)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、透射电镜(TEM)以及能谱仪(EDS)等手段对CdTe量子点和Cu∶CdTe/CdS核壳量子点进行了表征。研究了不同Cu掺杂浓度、CdS壳层生长时间以及Cd/硫脲物质的量比对Cu∶CdTe掺杂量子点光学性能的影响,并采用人成骨肉瘤细胞(MG-63细胞)对样品做了细胞毒性分析。研究结果表明:通过掺杂和包壳的步骤,合成的Cu∶CdTe/CdS核壳量子点在CdTe量子点的基础上实现了荧光发射红移,荧光强度提高,以及细胞毒性降低。     

原位复合制备CQDs/Ag的催化性能研究

采用水热反应釜法制备碳量子点,然后通过碳量子点还原硝酸银制备CQDs/Ag复合催化剂。利用FT-IR、TEM对样品进行表征,利用荧光分光光度计测试荧光谱,紫外-可见分光光度计测试吸收谱和亚甲基蓝浓度。结果表明:碳量子点表面具有含氧基团和具有还原性的基团,平均粒径约3.5nm,其吸收主要在紫外光区。CQDs/Ag复合催化剂能够使荧光猝灭,可见光区的吸收增强。在可见光照射下,复合催化剂比碳量子点的催化性能更好,CQDs/Ag复合催化剂在35min内能够使50mL 20mg/L的亚甲基蓝完全降解。     

木质素碳量子点在防伪包装中的应用研究

目的 探索木质素碳量子点(CQDs)荧光油墨及其书写式标签、CQDs/聚乙烯醇(PVA)复合荧光薄膜在防伪包装中的应用潜力。方法 以木质素为碳源,采用一锅水热法得到未掺杂碳量子点O-CQDs和硫掺杂碳量子点S-CQDs,并以此为荧光填料,以乙醇、乙二醇和丙三醇的混合液为溶剂,制备荧光油墨及其书写式荧光标签和CQDs/PVA复合荧光薄膜,探索其荧光防伪性能。结果 硫掺杂木质素碳量子点油墨MS-CQDs及其书写标签、PVA复合薄膜在可见光下均无色,在365 nm紫外光照下则呈现强烈的淡蓝色荧光。结论 MS-CQDs书写式称量纸荧光标签及其与PVA的复合薄膜均具有良好的荧光性能,在荧光防伪领域具有良好的应用潜力。     

氮氯共掺杂石墨烯量子点的合成及其对汞离子检测

以果糖、乙二胺、盐酸为原料，采用水热法将N、Cl原子掺杂在石墨烯量子点上，制备出氮氯共掺杂石墨烯量子点(N,Cl-GQDs),利用透射电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等手段对其结构和性能进行了表征。结果表明：合成的N,Cl-GQDs为分散效果良好的球形，与单独氮掺杂及未掺杂的石墨烯量子点相比，双元素掺杂石墨烯量子点具有更好的光学性能。同时利用电化学发光淬灭原理构建了传感器，实现了对汞离子的检测，计算得出检测限为0.03ng/mL。     

金纳米颗粒的生物合成及在光热抗肿瘤中的应用

利用菠菜提取物还原制备金纳米颗粒(AuNPs),通过X射线粉末衍射、紫外-可见吸收光谱、扫描电镜、透射电镜等手段对AuNPs进行了表征。生物合成的AuNPs被提取物中生物活性分子包裹,不仅具有良好的生物相容性和水分散性,而且还可以很好地与肿瘤细胞表面的受体蛋白分子结合,使AuNPs深入肿瘤细胞。用红外热成像研究AuNPs光热效应,还进行细胞存活率测试和细胞荧光成像研究。当AuNPs浓度为60μg/mL时,孵化24h后Hela细胞的存活率为91.2%。说明AuNPs具有很好的生物相容性。同样浓度,在近红外光照10min后,Hela细胞的存活率为64.5%。结果表明,金纳米颗粒表现出显著的光热作用,可用于光热杀死肿瘤细胞。     

樟子松基碳量子点的制备工艺优化

目的 将樟子松木材包装废弃物转化为荧光碳量子点,为实现废弃樟子松木材包装的高值化综合利用探索一条新途径。方法 以60目樟子松木材包装废弃物为碳量子点前驱体,分别以硫酸和乙二胺为硫和氮掺杂剂,在温度为200 ℃、时间为10 h的水热条件下合成樟子松基碳量子点。采用紫外可见光分光光度计、荧光分光光度计、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱仪和X射线光电子能谱仪等表征手段,研究原材料配比对所制备樟子松基碳量子点物理结构、化学结构和光学性质的影响,并以碳量子点的荧光量子产率为评价指标,优化樟子松基碳量子点的制备工艺。结果 所得硫氮掺杂碳量子点呈规则球形,其平均粒径及粒径分布分别为4.30 nm和2.01~6.63 nm;当原材料配比为m(樟子松木粉)∶m(硫酸)∶m(乙二胺)=1∶1∶1时,合成的掺杂碳量子点的荧光最强、荧光量子产率最高。当樟子松木粉、去离子水、硫酸和乙二胺的质量比为1.250∶50∶1.250∶1.250时,掺杂碳量子点的荧光量子产率比未掺杂碳量子点的高约80倍。结论 将樟子松木材包装废弃物转化为荧光碳量子点,是实现废弃樟子松木材包装的高值化综合利用的新途径。     

ZnO掺杂碳量子点的流动注射化学发光法测定甲硝唑(英文)

以活性炭为碳源,采用化学氧化结合ZnO包覆的方法制备新结构碳量子点,其稳定性好,荧光量子产率高。结果表明,甲硝唑对鲁米诺-高锰酸钾体系具有增敏作用,同时能有效猝灭碳量子点的荧光,以此建立化学发光法检测甲硝唑片含量。在最佳条件下,化学发光强度与甲硝唑的浓度呈良好的线性,其线性为7.5×10-4~2.5×10-8g/mL,线性相关系数r=0.9996,检测限CL=1.08×10-10g/mL。     

新型氮掺杂碳点材料的合成及其光学性能

以β-环糊精为碳源,L-天冬氨酸为氮源,采用一步水热合成法制备了氮掺杂碳量子点(N-doped CDs),然后对N-doped CDs的组成、形貌、光学性质进行表征,并研究了不同氮掺杂含量和氧气对N-doped CDs光学性能的影响.研究结果表明,制备的N-doped CDs表面富含氧和氮元素,氮的掺杂能有效提高碳量子...     

荧光碳量子点荧光淬灭法检测六价铬离子Cr6+

本研究采用谷氨酸作为碳源,通过一步水热法制备得到具有良好稳定性和水溶性的氮掺杂碳量子点(N-CQDs).通过多种表征手段对碳量子点的形态学、表面基团和化学状态进行了分析,结果表明N-CQDs的表面被羧基和氨基功能化.基于六价铬离子(Cr6+)对碳量子点的荧光淬灭效应,建立了一种灵敏度高、选择性好的Cr6+荧光检测方法.实验结果表明,Cr6+对N-CQDs的荧光淬灭程度在Cr6+浓度8～150μmol/L内呈良好的线性关系(R2=0.9769),检出限为4μmol/L,且该检测方法具有良好的选择性和抗干扰性.     

稳定剂对水相制备CdTe量子点的荧光性能和细胞毒性影响研究

用巯基乙酸(TGA)、半胱氨酸(L-Cys)和谷胱甘肽(GSH)这三种巯基稳定剂在水相中制备了CdTe量子点(QDs).红外光谱(FTIR)分析结果表明,三种稳定剂都成功地利用Cd2+与巯基之间的配位与QDs相结合并起到保护及稳定的作用.利用荧光光谱对不同QDs的荧光性能进行了研究,结果表明当采用GSH作为稳定剂时,QDs的生长速率较快,且最大发射波长能够达到约680nm;L-Cys-CdTe的生长速率次之,也能生成具有较大发射波长的QDs;TGA-CdTe的生长速率最慢,且最大发射波长只能达到约620nm,但是其荧光强度较高,适于制备对荧光强度要求较高的QDs.通过MTT(噻唑蓝)比色法对细胞存活率进行测定,同时利用显微镜对细胞形貌进行观察,结果表明各量子点都具有一定的细胞毒性,但TGA-QDs对细胞的伤害作用更大,以20μg/mL的浓度对细胞培养24h后,细胞存活率只有52.6%.     

氮掺杂碗状空心碳微球的制备及其 在超级电容器中的应用

针对碳电极材料存在比电容小、能量密度低的问题,采用异质成核合成路径制备了新型的碗状空心碳微球,进一步以尿素为氮源,通过水热法制备了高性能氮掺杂碗状空心碳微球。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、能谱仪、傅立叶红外光谱仪和X射线光电子能谱分析仪对碗状空心碳微球和氮掺杂碗状空心碳微球的形貌及结构进行表征,并分析了氮掺杂对碗状空心碳微球的电化学性能。实验结果表明:氮掺杂对碗状空心碳微球的电化学性能有显著的改善,在1 A/g的电流密度下,氮掺杂碗状空心碳微球的比电容(235.5 F/g)远高于碗状空心碳微球的比电容(121.0 F/g),此外,氮掺杂碗状空心碳微球在3 A/g的电流密度下循环5 000次后,其比电容保持率为78.3%。     

掺氮荧光碳量子点的制备及性能研究

以柠檬酸为碳源、对氨基苯甲酸为氮源，通过一步水热法制备了氮掺杂荧光碳量子点(N-CQDs),采用透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、稳态瞬态荧光磷光光谱仪对其形貌、结构和光谱进行表征，研究了反应温度、反应时间、酸碱度对N-CQDs荧光性能的影响。结果表明：N-CQDs呈球形，具有良好的分散性；N-CQDs的荧光强度较碳量子点增强约17倍，N-CQDs最佳激发波长为404nm,最佳发射波长为480nm,说明氮的掺杂有助于碳量子点荧光强度的增强；反应温度为180℃、反应时间为6h,酸碱度为中性时，N-CQDs荧光强度最强。     

一步法合成N,S共掺杂荧光碳量子点及其检测汞离子性能（英文）

采用简单一步水热法合成了高荧光量产率(FLQY,12.6%)的N,S共掺杂碳量子点(N,S-CQDs)。该碳量子点具有小的粒径,无定型结构,独特的表面态和依赖于激发光的荧光特性。N和S的共掺杂促进了N,S-CQDs和Hg~(2+)离子之间的电子传递和协调相互作用。结果表明,该N,S共掺杂碳量子点在湖水中检测Hg~(2+)离子展现出了较高的灵敏度和选择性。因此,该碳量子点作为荧光探针在环境监测中具有很好的应用前景。     

BiOCl/CQDs复合催化剂的制备及光催化性能研究

以葡萄糖为碳源,水热法合成水溶性碳量子点(CQDs),通过超声辅助水解法将其与氯氧化铋(BiOCl)复合,制备BiOCl/CQDs复合光催化剂。采用傅里叶红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和荧光分光光度计对BiOCl/CQDs的结构与性能进行了表征。并以罗丹明B为降解底物,考察不同碳点含量的复合光催化剂的光催化性能。结果表明,和纯相氯氧化铋相比,复合光催化剂的降解率有所提高。碳点浓度为1.5mg/mL,降解时间为40min时,罗丹明B的降解率可达到93%。     

InP量子点的掺杂及其光学性能

采用原位成核掺杂法合成了Li、Zn金属离子掺杂的InP量子点(分别记为Li: InP和Zn: InP), 并研究了掺杂剂对量子点的结构、尺寸和光学性能的影响。研究结果表明, Li⁺、Zn²⁺掺杂的InP量子点结晶度较高且尺寸均匀。虽然Li⁺掺杂未引起InP量子点的结构发生变化, Li⁺未进入InP晶格, 但是抑制了InP量子点的成核与长大, 使其吸收谱和荧光谱均发生大幅度的蓝移。Zn掺杂同样也抑制InP量子点的成核与长大, 并且形成InP/Zn₃P₂/ZnO复合核壳结构, 显著增强了InP量子点的荧光, 尤其是当Zn掺杂浓度(Zn/In原子比)为0.2时, InP量子点的荧光强度增加近100多倍, 这对短波长InP量子点的合成具有一定的参考价值。     

双酶活性铜掺杂碳量子点的水热法合成及应用

以β-环糊精、尿素、氯化亚铜为原料,通过水热法一步制备了铜掺杂碳量子点Cu-CDs。该碳点同时显示出过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性,可催化H₂O₂氧化四甲基联苯胺产生显色反应,基于此模拟过氧化物酶活性可比色检测H₂O₂,线性范围为0-30μmol/L,检出限可达42.7 nmol/L。Cu-CDs歧化超氧阴离子自由基的半抑制浓度IC₅₀为28.11μg/mL。     

基于废弃火炬松木包装的碳量子点制备与性能

目的 为了改善废弃火炬松木材包装综合利用率低和功能化利用严重不足的现状,以其包装废弃物制备荧光碳量子点,实现高附加值利用。方法 首先,以废弃火炬松木材包装为碳源,以尿素和磷酸分别为氮、磷掺杂剂,采用水热法(温度为200 ℃、时间为12 h),制备氮磷掺杂碳量子点。接着,采用紫外可见光分光光度计、荧光分光光度计、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱表征CQDs的物理结构、化学结构和光学性质,筛选出荧光强度高、荧光量子产率大的制备工艺。结果 所制备的氮磷掺杂火炬松荧光碳量子点呈规则的球形,其平均粒径为2.25 nm、粒径分布范围为1.3~3.4 nm,且在水溶液中分布均匀,无明显聚集;碳量子点表面具有丰富的醚键、碳碳双键以及含磷和含氮官能团;当火炬松木粉、去离子水、尿素、磷酸的质量比为1∶60∶0.5∶0.5时,所得荧光碳量子点的荧光最强、荧光量子产率最高,所得荧光量子产率比未掺杂碳量子点的提高了5.54倍。结论 以废弃火炬松木材包装为碳源制备荧光碳量子点的策略是可行的,可为火炬松木材包装废弃物的高值化和功能化利用提供了一条新的途径。