摘要
碳点作为荧光纳米材料中一颗冉冉升起的新星，因其合成简单、优秀的荧光性能、低毒性和易于功能化等优点而受到科学研究者的追捧。过去研究者通过采用生物原料和化学原料已经获得并报道了不少碳点，但是这些碳点多数呈蓝色荧光，而生物组织本身就容易对短波长荧光有较强的吸收，有的蛋白质甚至本身就可以发射蓝色荧光，使检测受到严重的背景干扰，这极大地限制了碳点在生物方面的应用。同时，长波长荧光的穿透力强，也更有利于将碳点应用到实际的检测中。因此，为拓宽碳点的应用范围，制备长波长荧光碳点并且提高量子产率是目前的碳点研究领域的重点。本论文制备了三种长波长荧光碳点，其发射波长分别为520nm、550nm和580nm，并根据每种碳点不同的特性实现了不同的应用。具体研究内容如下: 1.以L-酒石酸和尿素为前驱体，采用水热法合成了氮掺杂新型黄色荧光碳点(Y-CDs)。所得Y-CDs在450nm激发光下发出550nm发射波长的黄色荧光，量子产率为16.7％。Y-CDs具有激发依赖性、光稳定性和良好的分散性。Y-CDs可以有效并且选择性地检测维生素B12，其荧光强度和维生素B12的浓度具有线性关系，相关系数为0.997，检出限为2.045μmol/L。同时，Y-CDs可作为MDA-MB-231细胞的细胞成像探针。结果表明，Y-CDs可以作为多种探针，突出了在不同研究领域的应用潜力。 2.以盐酸甜菜碱和磺胺嘧啶为前驱体，采用简单绿色的水热法合成了硫掺杂绿色荧光碳点(G-CDs)。G-CDs具有激发依赖性和优异的发光稳定性，并且在不同的pH值、盐浓度和温度下有不同的特性。G-CDs可在0～200μM范围内成功检测Pb(Ⅱ)，Pb(Ⅱ)浓度与G-CDs荧光强度呈良好的线性关系，相关系数为0.993，检出限为3.0174μmolL-1。由于其良好的生物相容性，G-CDs可以成功应用于斑马鱼成像和细胞成像。因此，G-CDs可作为多功能探针，在不同的研究领域具有广阔的应用前景。 3.以邻苯二胺和正硅酸乙酯为原料，通过水热法合成了一种掺硅橙色荧光碳点(O-CDs)。通过掺杂硅元素，O-CDs的量子产率相比较不掺杂硅的碳点提高了1.6倍，其最佳荧光量子产率为64.10％。与其它碳点不同，O-CDs在不同的pH值、不同的温度和不同的离子环境下都具有较好的稳定性。通过加入甘油起到润滑作用，O-CDs可作为一种荧光墨水，写入信息时在紫外灯下呈现橙色荧光，酸处理后荧光消失即为加密作用，而后碱处理荧光恢复达到解密的作用。同时，O-CDs可被制备为荧光粉和荧光水凝胶，在紫外灯下呈现良好的荧光效果。
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