量子点的合成及表面修饰

量子点在生物学及生物医学中的应用是当今纳米技术领域中快速发展的研究方向。与传统的有机荧光染料相比,量子点发光的长程稳定性和同时探测多色信号的能力使其在生物成像和生物传感方面具有广泛的应用。概述了量子点的结构及合成方法,并介绍了量子点表面修饰的研究进展。     

氧化石墨烯改性聚乙烯醇纳滤膜的制备及性能研究

以聚砜超滤膜为支撑层,以聚乙烯醇为分离层材料,通过向聚乙烯醇中添加氧化石墨烯,制备了氧化石墨烯改性聚乙烯醇纳滤膜。分别以氯化钠溶液和硫酸钠溶液为原料液,测试了改性纳滤膜的分离性能,并与聚乙烯醇纳滤膜进行了对比。结果表明,与聚乙烯醇纳滤膜相比,氧化石墨烯改性聚乙烯醇纳滤膜的通量有一定下降,但对盐的截留率显著提高,对硫酸钠的截留率最高达96.1%,对氯化钠的截留率在30%左右,显示出较好的分盐性能。     

石墨烯量子点的制备及应用

石墨烯量子点(GQDs)作为石墨烯家族的最新一员,除了继承石墨烯的优异性能,还因量子限制效应和边界效应而显现出一系列新的特性,引起了化学、物理、材料和生物等各领域科研工作者的广泛关注。GQDs的制备方法通常分自上而下和自下而上的方法。对其各种制备方法和应用分别进行了介绍,并结合各种应用对GQDs的要求给出了制备方法的建议。指出了GQDs研究中存在的问题及发展方向。     

石墨烯量子点的制备与表征

介绍了一种改进的溶剂热法制备石墨烯量子点(GQDs)。该方法以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和氧化石墨烯(GO)作为溶剂和原料,过程中会对GO进行微波膨胀预处理,然后进行反应。分别采用紫外可见吸收、光致发光、红外、透射电镜对石墨烯量子点进行结构、形貌以及荧光性能的表征。通过该方法制备的GQDs的荧光发射光谱表明其具有可激发性且具有良好的荧光性能。     

聚酰胺掺杂氧化石墨烯纳滤膜的制备及性能研究

以含氧化石墨烯(GO)的间苯二胺(MPD)水溶液作为水相,均苯三甲酰氯(TMC)为油相,在聚醚砜(PES)超滤膜表面通过界面聚合反应制备GO-TFC纳滤膜.对纳滤膜进行性能表征,对制备纳滤膜性能的影响因素进行了探究,并对膜进行抗污染性实验.结果 表明,纳滤膜的制备优化条件为:GO的质量分数0.1％,反应时间60 s,热...     

石墨烯量子点光致发光性能及调控机制研究进展

石墨烯量子点是一类重要的石墨烯衍生物,在量子尺寸效应的作用下,石墨烯量子点显示出与传统石墨烯截然不同的半导体特性。目前,石墨烯量子点以其优异的光致发光特性,高稳定性,低生物毒性,可调制的界面结构,在荧光防伪材料、生物成像、肿瘤诊疗、光/电催化等领域展现出突出的优势。从石墨烯量子点光致发光特性出发,对石墨烯量子点的带隙这一关系到该材料在各应用领域的重要基本物性进行总结,旨在明确当前在石墨烯量子点光致发光机制研究、光致发光性能调制两大领域的研究进展与挑战。     

石墨烯量子点的制备方法与表征技术

石墨烯量子点是一种尺寸少于10 nm的单分散球状纳米碳材料。石墨烯量子点的独特性质使其在化学传感、生物传感、生物成像、药物输送、光动力疗法和催化等领域有巨大的潜在应用价值。常用来制备石墨烯量子点的方法分为自上而下和自下而上两种方法。石墨烯量子点的表征技术主要有扫描电子显微镜、透射电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、光致发光光谱和紫外可见光谱等。     

含甲氧基官能团的石墨烯量子点的制备与研究

采用溶剂热的方法,在200℃的温度下反应10 h制备了石墨烯量子点;并利用透射电子显微镜、荧光光谱、红外光谱等方法分析表征样品.测试结果表明材料具有以下特点:该石墨烯量子点颗粒尺寸在1.5 ～4 nm;能够均匀的分散在水溶液中;表面含有甲氧基官能团;发射光谱随着激发光的红移而红移;并且具有上转换的发光性能.     

ZnO/PbS异质结量子点太阳能电池的界面修饰及稳定性研究

对ZnO/PbS异质结量子点太阳能电池的界面修饰及稳定性进行研究,采用ZnO电子传输层掺杂金属Mg及引入电子阻挡层两种界面修饰方法,制备了不同的量子点太阳能电池器件,并对其进行伏安特性测试。结果表明,界面修饰可调整界面能级结构、减少缺陷复合、增强电荷传输。经过界面修饰的器件获得了9.46%的光电转换效率（PCE）,分别比未掺杂的器件（PCE为5.41%）和无电子阻挡层结构的器件（PCE为1.60%）提升了约75%和491%。此外,经过30 d的空气暴露后,界面修饰后的器件仍能保持原有PCE的95%以上。     

多孔陶瓷膜用于碳量子点的分离与纯化

尺寸分布均一的碳量子点由于其良好的光学特性,在光电设备、离子检测、纳米传感器、生物成像和催化剂等领域具有广阔的应用前景。采用陶瓷膜“超滤-纳滤”双膜法,对微波合成的碳量子点进行分离和纯化。研究了pH对碳量子点料液荧光强度和粒径分布的影响。在pH=3时,碳量子点分散较好,荧光强度较高。陶瓷超滤膜可以有效截留碳量子点料液中的大颗粒杂质,渗透侧的碳量子点平均粒径约为2 nm,分散良好,无团聚现象。陶瓷纳滤膜对碳量子点具有良好的截留性能,在浓缩和水洗过程中可以进一步去除料液中的小分子杂质。经双膜法处理后,发射光谱由多峰分布变为单峰分布,且峰宽变窄,碳量子点的发光纯度得到了明显提高。     

氨基化氧化石墨烯界面聚合制备超薄复合纳滤膜

采用氨基化氧化石墨烯（NGO）为界面聚合水相单体,制备了超薄复合纳滤膜。研究采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）表征了NGO以及复合纳滤膜的化学组成和形貌。系统考察了水相单体浓度、有机相单体浓度对于制备的超薄复合纳滤膜性能的影响。该超薄复合膜在低压（0.2 MPa）下纯水通量可达27.8 L·m^-2·h^-1,对小分子染料有较高的截留率（甲基橙截留率74.8%,橙黄钠截留率96.0%,刚果红截留率98.5%,甲基蓝截留率99%）,对于无机盐的截留率较低（Na₂SO₄截留率21.4%,MgSO₄截留率10.7%,NaCl截留率5.3%,MgCl₂截留率1.5%）,展现出优异的染料/盐分离性能。同时制备的复合纳滤膜展现了较好的长周期稳定性以及抗污染特性。     

木质素磺酸钙-石墨烯复合量子点的制备及性能

木质素磺酸盐是造纸工业主要副产物之一,本文利用木质素磺酸钙和柠檬酸为原料通过绿色简便的原位反应制备木质素磺酸钙/石墨烯复合量子点,利用荧光光谱、紫外可见光谱和透射电镜等研究了复合量子点的光学性能、结构模型和对金属离子的选择性吸附性能,结果表明该复合量子点的荧光强度是石墨烯量子点的4倍多,并且复合量子点可以选择性识别Fe³⁺,在10～500μmol/L范围内,Fe³⁺的浓度与复合量子点溶液的荧光强度有良好的线性关系,可应用于Fe³⁺的检测。此荧光探针制备简便,成本低廉,检测铁离子速度快,准确性高,选择性好,在离子检测方面有潜在的应用价值。     

Cellular distribution and cytotoxicity of graphene quantum dots with different functional groups

Graphene quantum dots (GQDs) have been developed as promising optical probes for bioimaging due to their excellent photoluminescent properties. Additionally, the fluorescence spectrum and quantum yield of GQDs are highly dependent on the surface functional groups on the carbon sheets. However, the distribution and cytotoxicity of GQDs functionalized with different chemical groups have not been specifically investigated. Herein, the cytotoxicity of three kinds of GQDs with different modified groups (NH₂, COOH, and CO-N (CH₃)₂, respectively) in human A549 lung carcinoma cells and human neural glioma C6 cells was investigated using thiazoyl blue colorimetric (MTT) assay and trypan blue assay. The cellular apoptosis or necrosis was then evaluated by flow cytometry analysis. It was demonstrated that the three modified GQDs showed good biocompatibility even when the concentration reached 200 μg/mL. The Raman spectra of cells treated with GQDs with different functional groups also showed no distinct changes, affording molecular level evidence for the biocompatibility of the three kinds of GQDs. The cellular distribution of the three modified GQDs was observed using a fluorescence microscope. The data revealed that GQDs randomly dispersed in the cytoplasm but not diffused into nucleus. Therefore, GQDs with different functional groups have low cytotoxicity and excellent biocompatibility regardless of chemical modification, offering good prospects for bioimaging and other biomedical applications.     

氮和硫双掺杂石墨烯量子点的合成及其性能研究

以来源丰富的大豆蛋白为前体,采用水热法和乙醇沉淀的分离方法合成了氮和硫双掺杂的石墨烯量子点（N,S-GQDs）。通过红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见光光谱（UV-vis）、高分辨率透射电镜（HRTEM）、原子力显微镜（AFM）和荧光光谱表征了N,S-GQDs的结构,及其对铁离子的检测性能。结果表明：大豆蛋白-柠檬酸-尿素水溶液在220℃水热温度下反应10 h,获得荧光量子效率为9.23%的N,S-GQDs,其水分散液具有明亮的蓝色荧光。N, S-GQDs具有0.34 nm的石墨烯晶格并展现出清晰的快速傅里叶变换图像,其厚度为2~5 nm。N, S-GQDs对Fe³⁺的检测限为0.95 μmol/L。本工作乙醇沉淀的简便方法将是一种快速获得N,S-GQDs固体的方法。     

提高钙钛矿量子点稳定性的研究进展

钙钛矿量子点具有发光谱带较窄、发光可调、量子效率高等优异的光学性能,在发光二极管、激光发射器等领域广受关注。但是钙钛矿量子点由于强离子性、高表面能及表面配体易迁移等特性而对环境高度敏感,使其在实际应用中受到限制。本文简要介绍了钙钛矿量子点结构和不稳定的原因,综述了近年来提高钙钛矿量子点稳定性的主要方法,重点从离子掺杂、表面钝化、表面包覆及多重保护4个方面展开论述。最后从绿色环保的角度出发,对高稳定生物质基钙钛矿量子点材料的制备进行了展望,提出使用具有特定结构的生物质材料及其衍生材料取代传统石油基试剂作为配体、溶剂或吸附重金属离子的外壳材料,可加速钙钛矿量子点朝着绿色低毒的方向发展。     

Preparation of graphene oxide/polyamide composite nanofiltration membranes for enhancing stability and separation efficiency

Polyamide (PA) NF membranes are synthesized on a hollow fiber support by the interfacial polymerization (IP) of piperazine (PIP) and trimesoyl chloride (TMC). Then, GO is coated on the PA layer to decorate the NF membrane surface (denoted GO/PA-NF). This strategy aims to improve the hydrophilicity, chlorine resistance and separation stability of the membrane. The optimization, chemical composition, morphology, and hydrophilicity of the synthesized GO/PA-NF membrane are characterized. Results indicate that the optimized GO/PA-NF in terms of rejection rate and flux are with 0.05 wt% GO. The rejection of GO/PA-NF for Na2SO₄ and MgSO₄ is 99.4% and 96.9%, respectively. Even if the GO/PA-NF is immersed in 1000 ppm NaClO solution for 48 h, the NF membrane still maintains stable salt rejection. The developed NF membranes exhibit excellent treatment performance on dying wastewater. The permeate flux and rejection of GO/PA-NF toward Congo red solution are determined to be 44.2 L/m²h and 100%, respectively. Compared with the PA membrane, GO/PA-NF presents a higher rejection for Na₂SO₄ (99.4%) and a lower rejection for NaCl (less than 20%), which shows that the NF membranes have a better divalent/monovalent salt separation performance. This study highlights the superior performance of GO/PA-NF and shows its high potential for application in wastewater treatment.     

Novel thin-film composite nanofiltration membranes fabricated via the incorporation of ssDNA for highly efficient desalination

In this work, the biomacromolecule, single-stranded deoxyribonucleic acid (ssDNA) was innovatively incorporated into the polyamide layer to tailor the permeate flux and antifouling performance of the nanofiltration (NF) membranes. With active amines groups, the ssDNA was as the aqueous phase monomers along with piperazine (PIP), and reacted with trimesoyl chloride on polyethersulfone substrate to fabricate thin-film composite (TFC) NF membranes. The NF membrane prepared under optimal ratio of ssDNA/PIP had a pure water permeability of 75.8 L m⁻² h⁻¹ (improved 58% compared to PIP NF membrane) and Na₂SO₄ rejection of 98.0% at 6.0 bar. The rejections for different inorganic salts were the order: Na₂SO₄ (98.0%) > MgSO₄ (89.2%) > MgCl₂ (72.8%) > NaCl (23.0%). Furthermore, the TFC NF membranes showed good antifouling performance in long-term running with 300 ppm bovine serum albumin and humic acid solution. © 2018 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2018 , 135, 47102.     

Janus石墨烯量子点在生物膜中的输运行为：分子动力学模拟

作为纳米载体,石墨烯量子点已广泛应用于生物医药领域,然而对于异质结构的石墨烯量子点细胞膜内化路径研究不足。从空间异质性结构设计出发,构建了一系列不同氧化程度与空间异质分布的Janus石墨烯量子点。基于分子动力学模拟研究了不同结构的Janus石墨烯量子点跨膜输运行为,通过分析跨膜输运过程中的构型变化、分子间作用能量、溶剂可及面积等参数,发现Janus石墨烯量子点跨膜输运行为由亲水-亲油平衡、空间异质分布控制,且呈现外力牵引依赖性变化。本文在分子水平上系统研究了Janus石墨烯量子点与细胞膜相互作用规律,对其结构设计及生物医药应用提供理论指导。     

Janus石墨烯量子点在生物膜中的输运行为：分子动力学模拟

作为纳米载体,石墨烯量子点已广泛应用于生物医药领域,然而对于异质结构的石墨烯量子点细胞膜内化路径研究不足。从空间异质性结构设计出发,构建了一系列不同氧化程度与空间异质分布的Janus石墨烯量子点。基于分子动力学模拟研究了不同结构的Janus石墨烯量子点跨膜输运行为,通过分析跨膜输运过程中的构型变化、分子间作用能量、溶剂可及面积等参数,发现Janus石墨烯量子点跨膜输运行为由亲水-亲油平衡、空间异质分布控制,且呈现外力牵引依赖性变化。本文在分子水平上系统研究了Janus石墨烯量子点与细胞膜相互作用规律,对其结构设计及生物医药应用提供理论指导。