新型熒光碳點的制備及其應用研究.pdf

1、作為碳納米家族中的一個新成員,熒光碳點具有激發(fā)波長和發(fā)射波長可調(diào)諧、熒光穩(wěn)定耐光漂白且無光閃爍現(xiàn)象等優(yōu)異的熒光性能,從而引起了科研工作者的極大興趣。同時碳點還具有良好的生物相容性、粒徑和分子量均很小、生物毒性低等其他優(yōu)點,因此可以作為量子點和有機染料的替代物而被應用于生物標記和生物成像等領域。
　　 盡管碳點的制備方法和相關應用研究已經(jīng)有大量報道,但目前碳點最主要的缺點是熒光量子產(chǎn)率較低。因此尋找更有效的合成和修飾方法來制備高熒

2、光量子產(chǎn)率的碳點顯得尤為重要。此外,探索熒光碳點新的應用領域也是一項重要的挑戰(zhàn)。本論文的主要研究工作概括如下:
　　 (1)以氧化石墨、蠟燭灰、導電炭黑和油煙等作為碳前驅(qū)體,通過硝酸氧化回流的方法制備熒光碳點。和其他幾種碳點相比,以氧化程度高且雜質(zhì)含量少的氧化石墨為原料制備的碳點具有最高的熒光量子產(chǎn)率和最窄的熒光發(fā)射峰。又引入微波輔助合成技術制備熒光碳點,和普通硝酸回流法相比,微波輔助回流法和微波水熱法均可以明顯縮短反應時間,同

3、時在碳點表面引入更多的含氧基團,增加氧摻雜量,并且產(chǎn)生更多的能量勢阱。因此使用微波輔助合成技術制備的碳點具有更好的性能,如更強的熒光、更窄的半高峰寬、更長的熒光壽命和更高的熒光量子產(chǎn)率等。所制備的氧化石墨碳點在物質(zhì)檢測、生物成像等方面也將會有很大的應用前景。
　　 (2)發(fā)現(xiàn)了一種通過簡單的表面化學改性方法來提高普通碳點熒光性能的新方法。在室溫水相條件下,使用硼氫化鈉為還原劑化學還原熒光較弱的綠色熒光碳點得到發(fā)射強藍色熒光的還原

4、型碳點。制備的的還原型碳點基本保持原來的形貌和分散性。同時還原型碳點具有更強的熒光發(fā)射,更高的熒光量子產(chǎn)率(熒光量子產(chǎn)率可以提高約10倍以上),更長的熒光壽命和氧化還原特性。我們通過實驗證實在還原過程中碳點表面產(chǎn)生羥基是還原型碳點熒光性能增強的原因?；谶€原型碳點氧化還原特性,我們還將其應用于檢測H2O2的濃度。還原型碳點不僅可以作為一種新型還原性材料,而且還可望應用于生物標記、生物成像、化學發(fā)光和物質(zhì)檢測等方面。
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5、以牛血清白蛋白為原料,采用溶劑熱法首次制備了具有空心結(jié)構(gòu)的熒光碳點。透射電鏡、N2吸附等結(jié)果證實,所得到熒光碳點平均粒徑為6.8±1.3nm,且具有空心結(jié)構(gòu),空心結(jié)構(gòu)孔徑約為2nm。由于空心碳點具有良好的熒光性能和中空結(jié)構(gòu),我們將空心碳點作為抗腫瘤藥物阿霉素的載體。同時還詳細考察了負載阿霉素的空心碳點的藥物運輸和釋放能力、細胞毒性、細胞攝取和胞內(nèi)運輸過程。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)空心碳點載藥系統(tǒng)具有快速進入細胞、受pH值決定釋放藥物、不影響藥物活性