论文部分内容阅读
碳点(CDs)作为一种新兴的荧光纳米碳材料,具有优异的荧光性质,抗漂白能力强,稳定性好,毒性低,生物相容性好等特性,且碳点具有合成成本低,易于功能化等优点。目前荧光碳点在分析检测、荧光成像、药物运载、光电器件等诸多领域受到了研究者们的广泛关注。人们已经发展了许多合成碳点的方法。然而目前碳点的合成方法仍然存在步骤繁琐,合成时间长等缺点;对于目标物的检测,仍存在抗干扰能力差,选择性不好等问题。为此,我们希望能够发展出绿色快速的荧光碳点的制备方法,探究碳点的发光和检测机理的同时建立高选择性的金属离子检测手段。本文以丙三醇作为微波反应溶剂和钝化剂,利用微波辅助法快速合成荧光碳点,发展了几种检测水中Fe3+和Hg2+的碳点荧光探针,并将其应用于实际水样的检测。具体内容如下:1.以柠檬酸为碳源,丙三醇为高沸点微波反应溶剂,利用微波辅助加热法一步制备表面钝化的荧光碳点。合成方法快速环保,所合成的碳点产率为11.2%,碳点尺寸均一,并且具有良好的稳定性。通过实验发现Fe3+能够选择性的淬灭碳点的荧光,而其他常见的金属离子对碳点的荧光影响较小。基于此,成功建立了基于碳点荧光淬灭法检测实际水样品中Fe3+的方法。检测线性范围在5-50μmol/L之间,检出限为2.16μmol/L。实际样品检测中加标回收率为96.8-106.0%。2.在第一部分实验的基础上,以柠檬酸为碳源,尿素为氮掺杂剂,丙三醇为微波反应溶剂,利用微波辅助法一步合成氮掺杂碳点(N-CDs)。通过N元素掺杂大幅度提高了碳点的量子产率(27.7%),并且改变碳点的表面态结构,使碳点的荧光可以通过动态淬灭的方式被Hg2+淬灭。基于这样的现象,我们将合成的碳点用于选择性检测水样品中的Hg2+,方法的线性范围在5-100μmol/L之间,检出限为1.7μmol/L。实际样品检测中加标回收率在97.4-109%之间,RSD小于3.1%。3.利用胱氨酸为碳源和氮、硫掺杂剂,使用丙三醇作为溶剂,微波法一步制备了N,S共掺杂的荧光碳点(N,S-CDs),所合成的碳点尺寸均一,分散性好,具有明显的晶格结构。在实验中发现,加入Hg2+后碳点可以发生聚集并且伴随着荧光增强的现象。基于碳点的这种聚集诱导增强效应(AIEE),我们发展了“turn-on”法检测实际样品中Hg2+的方法,该方法具有良好的选择性和抗干扰能力。方法的检测线性范围在1-75μmol/L之间,检出限为0.1μmol/L。实际样品检测中加标回收率在92-106%,RSD小于2.1%。