摘要
碳点因其优异的生物相容性、可调节的荧光特性、良好的光稳定性以及易于合成和表面修饰等优点被选做理想的荧光探针，但其受激发强度、大分子杂质和探针浓度的干扰，检测灵敏度往往不理想。此外，碳点严重的聚集诱导猝灭会导致其在固态下的光致发光量子产率较低，限制了其广泛的应用。 金属有机骨架材料（MOFs）是一种由金属离子或金属簇配位有机连接体组成多孔配体聚合物，因其高比表面积、丰富的发光来源、可调的孔隙结构等被广泛应用于各个领域。然而，MOF的开发严重依赖于复杂的有机配体和镧系金属离子且大部分发光MOFs的导电性有限、微孔大小和稳定性差，严重限制了其在荧光传感及固态照明上的应用。基于此，本论文开展了碳点与MOF组装制备复合材料并探究其在针对重金属Fe3+、药物诺氟沙星的检测以及在植物照明方面的应用研究。主要内容如下： （1）水环境中重金属离子的污染是对人类生存的重要威胁。因此，开发一种简单、高效、成本低针对重金属离子和农药残留的检测方法对环境污染控制至关重要。本文合成了一种黄色荧光碳点（yCDs）连接沸石咪唑酯骨架结构材料（ZIF-8）的复合材料（yCDs@ZIF-8），该材料具有良好的光致发光性能和水稳定性，与稳定的蓝色碳点（bCDs），构建比率荧光探针。该荧光探针对Fe3+的检测具有优异的选择性和灵敏度，检出限低至0.3690μM。此外，探究了该材料的检测机理，发现Fe3+可以通过静态猝灭和竞争吸收机制来猝灭yCDs@ZIF-8荧光。该荧光探针操作简单，成本低，在食品安全和环境监测方面具有很大的应用潜力。 （2）诺氟沙星（NFX）等喹诺酮类抗生素被广泛用于治疗多种细菌感染，但水和食物中的抗生素残留会加速耐药菌的发病机制，导致其产生耐药性。因此，本文通过溶剂热法将富含多种官能团的绿光碳点共组装到锆基金属有机框架（UiO-66）中，制备了一种绿色复合材料（g-CDs@UiO-66）。g-CDs@UiO-66具有g-CDs优异的光学性能和UiO-66对目标分析物的选择性富集和响应，可应用于牛奶和猪肉样品中诺氟沙星的检测。结果证明，g-CDs@UiO-66对诺氟沙星表现出良好的选择性，在1–8μM的范围内，检测限（LOD）低至0.082μM。进一步地研究表明，其荧光增强可能是由于强氢键的存在所导致的。这为荧光纳米传感技术在食品环境安全检测领域的发展提供了新的途径。 （3）发光二极管（LEDs）已被广泛应用于植物照明、背光显示等领域。本研究利用无模板合成介孔锆基金属有机框架（m-UiO-66），溶剂热法合成红光碳点（r-CDs）。再通过搅拌的方式合成具有宽带红光发射的碳点/锆基金属有机框架复合材料（r-CDs@m-UiO-66）。研究发现，复合材料的荧光发射峰位发生了红移，其发射结果能满足植物生长时对光的需求。试验表明，与传统荧光粉YAG:Ce3+（Y3Al5O12:Ce3+）混合封装LEDs用于意大利生菜和淋甜白菜苗生长时，FIR-LEDs能够提高其植物生物量。
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