摘要
碳量子点(carbon dots)是一种新型的荧光纳米颗粒，由于其具有很多诸如荧光稳定性好、毒性低、生物相容性高、化学性质稳定等优点，已经引起研究者的广泛关注。为了开发出一些具有特殊功能的碳量子点，研究者投入了大量的精力和时间研究新型的碳量子点，然后利用其表面丰富的官能团进行一些特异性的检测以及其它应用。近年来，研究者已经掌握了碳量子点的基本光学性质，组成结构以及其应用潜力。但是它的形成过程和发光机理还不是特别清楚，这在一定程度上限制了它的应用，因此还需要进一步探索研究。虽然关于碳量子点的报道有很多，但是种类相对较少，且其发光范围狭窄，合成种类需要进一步扩大，合成规律和机理还需要进一步的深入研究，应用领域需进一步开拓和探索。 本研究主要内容包括：⑴以聚乙烯亚胺为氮源和4-甲酰基苯硼酸为硼源，通过一步简单的水热法合成硼、氮双掺杂发射蓝色荧光碳量子点(B/N-C-dots)。通过TEM表征，其粒径范围分布在3.7-4.7nm很窄的范围内，平均粒径大约4.2 nm，形状类似球形，水中分散性非常好。通过和单原子掺杂相比，硼、氮双掺杂碳量子点荧光量子产率(15.85％)明显高于氮掺杂碳量子点(1.55％)和硼掺杂碳量子点(3.91％)。通过XPS和FTIR表征可知碳量子点表面有大量官能团(NH2/-COOH/-OH)，并且对pH和温度表现出双重响应性。除此之外，经检测该碳量子点对 Fe3+具有特异响应性，考察了不同pH条件下B/N-C-dots对Fe3+的选择性。通过细胞成像和细胞毒性实验表明，该碳量子点的毒性低，可用于细胞的荧光成像。⑵以柠檬酸为碳源和以胱胺为氮源和硫源，通过水热法合成了氮、硫双掺杂碳量子点(N, S/C-dots)，其荧光量子产率高达39.7％。所得到的碳量子点通过TEM表征，其粒径平均大小为1.7 nm，分散性很好，表面未经进一步的修饰或钝化表现出极好的水溶性。通过XPS和FTIR表征表明，碳量子点表面含有丰富的官能团。它的荧光非常的稳定，在很宽的 pH(3-12)和温度范围内其荧光稳定性良好。该碳量子点可用于特异性检测重金属六价铬离子，研究了 N, S/C-dots在不同条件下对六价铬离子的选择性检测。除此之外，考察了N, S/C-dots用于细胞的多色成像以及细胞毒性，表现出低毒性和良好的生物相容性。
NETL