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。     

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。     

碳量子点的制备与性能及其应用研究进展

碳量子点(CQDs)是一种零维荧光碳纳米材料,其尺寸一般低于10nm。由于其独特的荧光性质、光学稳定性、发射光谱可调性、低毒性和良好的生物相容性等优势,从而在化学与生物传感、光催化和防伪等领域起到了重要作用。综述了CQDs材料的合成方法、结构性质和在生物成像、化学传感、光催化和防伪领域的研究进展,并且对CQDs材料的发展进行了展望。     

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。     

碳量子点/TiO2复合材料的制备及性能研究

以丙三醇为碳源采用一步微波法制备碳量子点(CQDs)溶液;以四氯化钛和硅酸钠为钛源和硅源用水解法制备二氧化钛(TiO_2)/二氧化硅(SiO_2),TiO_2/SiO_2经强碱刻蚀后加入CQDs溶液进行真空复合制备CQDs/TiO_2复合材料。并对CQDs/TiO_2进行形貌结构表征,同时探讨CQDs/TiO_2在普通白炽灯照射下对亚甲基蓝的降解吸附效果。在普通白炽灯照射条件下,0.1g CQDs/TiO_2对25mL 20mg/L的亚甲基蓝溶液吸附降解率达到90.36%,比TiO_2/SiO_2和TiO_2的降解率分别提高3.141倍和0.2261倍。     

荧光碳量子点的制备与进展

近年来,碳量子点作为一种新型的纳米材料,具有低细胞毒性、强荧光性、良好的生物相容性以及制备方法简单等特点,在生物传感、药物传递、细胞成像以及分析检测等领域具有潜在的应用价值,而受到人们的广泛关注。在此综述了碳量子点的制备方法、性质以及应用等,并对其发展前景进行了展望。     

氨基化碳量子点与二氧化钛复合催化性能研究

利用反应釜制备碳量子点并通过氨水和乙二胺使其表面氨基化,在水热反应条件下制备二氧化钛,然后将氨基化碳量子点与二氧化钛复合得到复合催化剂。氨基化碳量子点荧光强度增强;复合催化剂的荧光猝灭,可见光区吸收增强。在可见光的照射下单独的量子点和二氧化钛没有明显的催化作用,而复合催化剂加快了亚甲基蓝的降解。氨水修饰的碳量子点与二氧化钛复合能够在15 min内降解完亚甲基蓝,乙二胺修饰的碳量子点与二氧化钛复合只需要10 min,由此可见氨基化量子点与二氧化钛复合能够促进对可见光的利用。     

碳量子点的制备及与牛血清蛋白的相互作用

以木炭为碳源,分别采用回流、微波及超声等不同方法制备碳量子点(Carbon quantum dots,CQDs)。比较不同方法的优劣并优化反应条件、考察不同因素对其荧光量子产率的影响。得到最佳制备方法,制得粒径较小的荧光CQDs,用钝化剂PEG2000修饰后,提高其荧光寿命和量子产率。将修饰后的CQDs应用于与牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,BSA)的相互作用,采用紫外吸收光谱法和荧光光谱法探讨其相互作用机理。结果表明,经回流法所制CQDs的荧光量子产率最高,其与BSA之间的荧光猝灭为静态猝灭过程。     

碳量子点的合成和应用

近几年,碳量子点作为纳米碳材料中的一颗新星,引起了人们广泛的关注。碳量子点除了具有优秀的光学性质,还有良好的水溶性、低毒性、环境友好、成本低等优点。自从碳量子点被发现以来,人们发现了多种多样的合成碳量子点的方法,主要有电化学法、化学烧蚀法、激光法和微波法等。由于碳量子点具有许多优点,被广泛应用于很多领域,特别是在光催化、生物成像、化学传感等方面。本文介绍了碳量子点的主要合成方法和主要应用。     

碳量子点的氨基化及其对发光性能的影响

利用水热反应釜的条件,使碳量子点的含氧基团与氨水反应,实现了碳量子点的表面氨基化。制备的氨基化碳量子点尺寸分布均匀,总的含氮量受反应温度影响。实验结果表明:氨基化后的碳量子点荧光发射性质明显优于未氨基化的碳量子点;氨基化的氮源及其氮源加入反应过程中的顺序均会影响碳量子点的荧光发射效率。通过实验设计,确定出了氨基化碳量子点的最佳制备条件,从而为碳量子点的光学性质调控及应用奠定了技术支持。     

云杉碳点的制备及其在甲醛检测中的应用

目的 为云杉木包装箱废弃物的二次利用提供新的途径。方法 将废弃的云杉木包装作为碳源,采用高温高压水热法,在180 ℃下反应10 h,制得云杉碳点(Spruce carbon dots,S?CDs),并将其应用于甲醛检测。通过透射电镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)等仪器对S?CDs的形貌、晶型结构、化学组成和光学性能进行表征。结果 S?CDs呈类球状,平均粒径为3.49 nm,量子产率为0.45%,其表面含有C—O、C=O、N—H等基团,水溶性较好,在365 nm紫外灯下会发出蓝色的荧光。采用比值荧光法将S?CDs应用于甲醛检测,S?CDs对甲醛表现出较好的响应性,在甲醛浓度为0~1 mmol/L内,其溶液的荧光强度F427/F490与甲醛浓度之间呈现良好的线性关系(R²=0.968),检出极限值(LOD)达到0.045 mmol/L。结论 以云杉废弃木包装为单一碳源,成功地制备出可应用于甲醛检测的S?CDs,实现了废弃云杉木包装的二次利用和功能化。     

氨基功能化抗菌碳量子点的制备及抗菌性能研究

目的 以精胺、多巴胺为原材料合成氨基功能化抗菌碳量子点,为进一步将其应用于食源性致病菌消除领域提供参考。方法 利用精胺、多巴胺通过热解法合成精胺碳点、多巴胺碳点和精胺/多巴胺碳点（SPM–CDs、DA–CDs、SPM/DA–CDs）,通过透射扫描电镜,X射线光电子能谱、红外光谱、Zeta电位、紫外光谱和荧光光谱对碳点进行表征,选取食源性致病菌金黄色葡萄球菌和大肠杆菌作为供试菌株,采用微量肉汤稀释法研究碳点及前体物的抗菌性能。结果 SPM–CDs、DA–CDs、SPM/DA–CDs的分散性好,平均粒径分别为（4.25±0.89）、（3.90±0.67）、（4.0±0.96）nm;在365 nm紫外灯照射下3种碳点均能发出荧光,表面都带有较高的正电荷并且含有C=C、C-O、O-H等化学键;抗菌实验表明,SPM/DA–CDs对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑制效果显著,最小抑菌质量浓度分别为0.25 mg/mL和0.5 mg/mL,而SPM–CDs、DA–CDs和前体物对2种菌的抑制效果较差;SEM结果表明碳点能造成细菌表面凹陷、破裂,从而导致细菌死亡。结论 本研究合成的氨基功能化抗菌碳点具有优异...     

Glowing Graphene Quantum Dots and Carbon Dots: Properties,Syntheses, and Biological Applications

The emerging graphene quantum dots (GQDs) and carbon dots (C‐dots) have gained tremendous attention for their enormous potentials for biomedical applications, owing to their unique and tunable photoluminescence properties, exceptional physicochemical properties, high photostability, biocompatibility, and small size. This article aims to update the latest results in this rapidly evolving field and to provide critical insights to inspire more exciting developments. We comparatively review the properties and synthesis methods of these carbon nanodots and place emphasis on their biological (both fundamental and theranostic) applications.     

量子点/环氧树脂复合材料的制备及性能

通过自组装技术将十二胺包覆到CdSe量子点表面实现量子点的氨基改性,并以三乙烯四胺为固化剂制备得到CdSe量子点/环氧树脂复合材料,研究了量子点表面氨基改性对复合材料性能的影响。通过高分辨透射电镜表征量子点的分散情况及粒径大小,X射线能谱表征量子点改性前后元素的变化,动态光散射表征量子点团簇在环氧基体中的粒度分布,紫外-可见光谱表征复合材料的透明性,荧光光谱表征复合材料的荧光性能,冲击试验表征量子点改性前后对复合材料的增韧作用。结果表明,氨基改性量子点/环氧树脂复合材料的透明度为原始量子点/环氧树脂复合材料的2倍,荧光强度为原始量子点/环氧树脂复合材料的4倍。当量子点含量为0.5%时,氨基改性量子点/环氧树脂复合材料的冲击强度达7.28 k J/m~2。     

木质包装废弃物热化学反应转化特性研究

采用热重红外联用分析和热解气质联用分析技术,考察了红橡木材包装废弃物的热分解、气相组分生成及分布规律。研究表明:在800℃终温和10℃/min的升温速率条件下,红橡木材包装废弃物的主要热解阶段集中在220～385℃,失重率为78.99%;高温区热解活化能明显低于低温区,说明随着温度的升高较容易发生热解反应;热解初期主要是水分和部分酸类、醛类物质的析出,主要热解阶段为H2O,CO2,CO,CH4和酸类、醛类、酯类等的大量析出,在热解后期主要为CO2和CH4的析出;热解析出的气体主要为含氧官能团的有机化合物,包括酸类(19.29%)、醛类(15.14%)、酯类(9.97%)、酮类(9.00%)、糖类(8.59%)、酚类(5.29%)、醇类(3.63%)等。     

Oxidized Quasi‐Carbon Nitride Quantum Dots Inhibit Ice Growth

Antifreeze proteins (AFPs), a type of high‐efficiency but expensive and often unstable biological antifreeze, have stimulated substantial interest in the search for synthetic mimics. However, only a few reported AFP mimics display thermal hysteresis, and general criteria for the design of AFP mimics remain unknown. Herein, oxidized quasi‐carbon nitride quantum dots (OQCNs) are synthesized through an up‐scalable bottom‐up approach. They exhibit thermal‐hysteresis activity, an ice‐crystal shaping effect, and activity on ice‐recrystallization inhibition. In the cryopreservation of sheep red blood cells, OQCNs improve cell recovery to more than twice that obtained by using a commercial cryoprotectant (hydroxyethyl starch) without the addition of any organic solvents. It is shown experimentally that OQCNs preferably bind onto the ice‐crystal surface, which leads to the inhibition of ice‐crystal growth due to the Kelvin effect. Further analysis reveals that the match of the distance between two neighboring tertiary N atoms on OQCNs with the repeated spacing of O atoms along the c‐axis on the primary prism plane of ice lattice is critical for OQCNs to bind preferentially on ice crystals. Here, the application of graphitic carbon nitride derivatives for cryopreservation is reported for the first time.     

含氮石墨烯量子点的制备及其光学性质研究

采用水热法一步合成了含氮石墨烯量子点(NGQDs), 通过原子力显微镜(AFM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等对NGQDs的形貌和组成进行表征, 并进一步通过紫外-可见光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)等手段研究了NGQDs的光学性质。AFM和TEM分析结果表明, NGQDs尺寸约为8.9 nm、厚度为0.6 ~2.0 nm (即1~3个碳原子层)。XPS分析结果表明NGQDs中氮含量约为17%, 且氮元素主要以“吡咯N”形式存在。光谱学实验表明, NGQDs的激发光谱与吸收光谱基本一致, 且其发射光谱与激发波长之间不存在依赖关系。此外, NGQDs的量子产率为~18%, 并随着含氮量的增加而增加, 且其荧光寿命衰变曲线可以被拟合成很好的双指数衰变曲线(τ₁=2.93 ns, τ₂=9.00 ns), 表明NGQDs有两种发色源, 即边缘富有含氧官能团的sp²碳簇和含氮五元环-吡咯环。     

Functional Carbon Quantum Dots for Ocular Imaging and Therapeutic Applications

Carbon quantum dots (CDs) are a class of emerging carbonaceous nanomaterials that have received considerable attention due to their excellent fluorescent properties, extremely small size, ability to penetrate cells and tissues, ease of synthesis, surface modification, low cytotoxicity, and superior water dispersion. In light of these properties, CDs are extensively investigated as candidates for bioimaging probes, efficient drug carriers, and disease diagnostics. Functionalized CDs represent a promising therapeutic candidate for ocular diseases. Here, this work reviews the potential use of functionalized CDs in the diagnosis and treatment of eye-related diseases, including the treatment of macular and anterior segment diseases, as well as targeting Aβ amyloids in the retina.