摘要
碳量子点通常定义为尺寸小于10nm的球状或类球状碳纳米颗粒或聚合物，其具有光稳定性、宽吸收光谱、高量子产率和化学惰性等特点，低毒性和生物相容性高等优点，在环境离子检测、生物传感和成像、药物传递、荧光探针、光催化等领域得到广泛应用。甘蔗渣是糖料甘蔗生产蔗糖的废弃物，是碳元素含量较高的生物质资源，可作为合成碳量子点的初始碳源。本研究以甘蔗渣为碳源，采用水热法，并掺杂了不同的元素，增强了其荧光性能，将其应用在离子检测领域；然后将碳量子点与水凝胶结合，用于离子的检测。主要研究如下： (1)以甘蔗渣为碳源，通过尿素、硫酸铵引入N/S元素，采用水热法合成了掺杂N/S元素的碳量子点，其合成的碳量子点具有不同荧光光谱和不同的尺寸。其优化合成条件后经过N掺杂的碳量子点(N-CQDs)相较于未经掺杂的碳量子点(CQDs)绝对量子产率提高了约177%，经过N/S双掺杂的碳量子点(N/S-CQDs)相较于N掺杂的碳量子点(N-CQDs)绝对量子产率提高了约44%，且经过优化后的碳量子点在pH1-13的环境下和在长时间静置后，依然保持高稳定性和较高的荧光效果。 (2)甘蔗渣和尿素合成的碳量子点(N-CQDs)，荧光性能较好，且稳定性较高，将其作为探针对不同的金属离子进行检测。结果发现所制备的N-CQDs对于Fe3+离子具有较强的选择性，经过拟合和机理分析，得出Fe3+离子对N-CQDs的猝灭属于动态猝灭，且在Fe3+离子浓度范围为(0-200μM)时线性相关性良好，可将N-CQDs应用于检测Fe3+离子。 (3)甘蔗渣和硫酸铵合成的碳量子点(N/S-CQDs)，具有氮硫双掺杂，相较N-CQDs其荧光强度更强、量子产率更高，将其作为探针对不同的金属离子进行检测。结果发现所制备的N/S-CQDs对于Hg2+离子有较强的选择性，经过拟合和机理分析，得出Hg2+离子对N/S-CQDs的猝灭也属于动态猝灭，且在Hg2+离子浓度范围为(0-200μM)时线性相关性良好，因此也可以利用N/S-CQDs进行检测Hg2+离子。 (4).水热法合成的荧光强度碳量子点为硫酸铵与甘蔗渣合成的(N/S-CQDs)，将其与甲壳素水凝胶结合，形成了碳量子点-甲壳素凝胶体系简称荧光智能水凝胶。绝对量子产率相较N/S-CQDs提高了272%，且荧光智能水凝胶对Hg2+离子的检测能力也得到了一定的提升。
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