摘要
碳量子点(CQDs)，是一类尺寸在10nm以下的新型碳材料。碳量子点具有生物毒性低、生物相容性良好、光致发光性能优异、易分散等优点，在离子检测、生物成像、药物运输等应用领域具有广阔前景。生物质资源具有来源广泛、可再生、无毒等特点，以生物质材料为碳源制备碳量子点，可以有效利用廉价的碳源，降低生产成本、简化合成步骤，也为废弃生物质资源提供有效的高值化利用途径。本论文以碱木质素、木质素磺酸钠、枸橼酸铁铵为碳源，分别采用酸氧化法、水热法等制备了光致发光性能优异的碳量子点，并利用荧光法、比色法将其用于离子检测、生物分子检测应用中，具体内容如下: (1)以碱木质素为碳源，采用强酸氧化法制备了木质素基碳量子点(LCQDs)。对合成条件进行优化，在最佳条件下所得的LCQDs，通过以硫酸喹啉为参比物质，测得其荧光量子产率为17.3％。对LCQDs进行荧光分析，结果表明，Fe3+能有效猝灭LCQDs荧光，但加入抗坏血酸(AA)后荧光强度逐渐恢复。基于此现象，构建了一种有效的荧光“turn-off-on”高灵敏度选择性化学传感器，用于Fe3+和AA检测，并对其荧光相应机理进行探究。 (2)以木质素磺酸钠为原料，通过绿色、快速的方法制备了具有光致发光性能的硫掺杂碳量子点(S-CQDs)。透射电子显微镜及粒径分析表明，S-CQDs平均粒径为9nm，且分散均匀。经测定，S-CQDs的荧光量子产率为10.29％。荧光分析结果表明，S-CQDs具有荧光发射依赖于激发波长的特性。在溶液pH=2时，S-CQDs对Fe3+具有特异性识别作用。经分析，S-CQDs用于检测Fe3+的检测范围为0～1500μM，最低检测限度为0.7μM，因此可将S-CQDs构建荧光传感器，用于Fe3+痕量检测。 (3)以枸橼酸铁铵为碳源，尿素为氮源，采用一步水热合成法制备了荧光性能较强的氮、铁共掺杂碳量子点(N，Fe-CQDs)。尿素的加入显著提高了N,Fe-CQDs的荧光性能，荧光量子产率可达30.57％。透射电子显微镜及激光粒度分析表明，N,Fe-CQDs成球形，分布均匀，且其粒径约为3nm。荧光分析表明，N,Fe-CQDs对Fe3+具有特异识别作用，且Fe3+可以有效猝灭N,Fe-CQDs的荧光。根据这一现象，构建了基于荧光/比色双模式法的传感器，用于检测Fe3+浓度。
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