水热法新型水溶性荧光碳点的制备及其性能研究

水热法新型水溶性荧光碳点的制备及其性能研究

夏旭;刘春花;周爱梅;贺丽苹;刘欣;曹庸

【摘要】以阿拉伯糖和磷酸酪蛋白肽进行水热反应,制备水溶性多色荧光碳点,利用透射电子显微镜(TEM)、紫外吸收光谱(UV)荧光光谱(FL)、红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)等对所制备碳点的粒径大小、吸收光谱、发光性质、表面基团等进行表征,并考察了其性能和对不同金属离子的识别作用.结果表明:制备的荧光碳点平均粒径为4.62nm,其紫外最大吸收波长为281 nm,XRD峰值约为21°,可在紫外灯下发出明亮的荧光,最大发射波长为414nm,且呈荧光多元发射.红外光谱分析表明存在—COOH,—NH2和—OH基团.该荧光碳点具有良好的性能,且对Cu2+和Fe3+有较强的选择性识别作用,其原因可能是荧光碳点的聚合导致粒径增大从而使荧光强度减弱.该碳点有望作为荧光探针用于检测分析和生物成像等领域.

【期刊名称】《分析测试学报》

【年(卷),期】2016(035)005

【总页数】6页(P520-525)

【关键词】碳点;荧光性能;荧光探针;金属离子

【作者】夏旭;刘春花;周爱梅;贺丽苹;刘欣;曹庸

【作者单位】华南农业大学食品学院,广东广州 510642;广东省天然活性物工程技术研究中心,广东广州 510642;华南农业大学食品学院,广东广州 510642;广东省天然活性物工程技术研究中心,广东广州 510642;华南农业大学食品学院,广东广州 510642;广东省天然活性物工程技术研究中心,广东广州 510642;华南农业大学食品学院,广东广州 510642;广东省天然活性物工程技术研究中心,广东广州

510642;华南农业大学食品学院,广东广州 510642;广东省天然活性物工程技术研究中心,广东广州 510642;华南农业大学食品学院,广东广州 510642;广东省天然

活性物工程技术研究中心,广东广州 510642

【正文语种】中文

【中图分类】O657.3;O613.7

碳点(Carbon dots，CDs)又称碳量子点，是近年发现的一种新型的零维纳米材料[1]，因具有尺寸可调、抗光漂白性强、荧光稳定性高、无“光闪烁”现象、合成

简单、生物相容性好和毒性低等优点[2-3]，有望取代量子点(Quantum dots)在生物医学和生化分析检测等领域的应用。

在金属离子分析检测领域，众多研究报道表明不同的反应前体和制备方法产生的碳点性质不一，可能由于表面状态的不同，对金属离子的选择性也有很大的差异[4-12]。如Liu等[6]以草为原料，采用水热法制备的碳点对Cu2+具有很好的特异性，铜离子能有效猝灭碳点荧光。Qu等[8]以柠檬酸和尿素为原料用微波法制备的碳点，以及Liu等[9]以蔗糖为碳源和乙二醇在微波条件下反应制备的碳点，均对Fe3+有特异选择性。 Zhu等[11]以柠檬酸和乙二胺为原料，采用水热法制备的碳点对

Fe3+具有很好的选择性，但Fe2+，Zn2+，Cu2+，Co2+，Pb2+和 Hg2+对其荧光有一定的猝灭作用。Li等[12]以蚕丝为原料水热制备的碳点对Hg2+和Fe3+有特异选择性。碳点检测金属离子的原理是基于碳点表面的功能性基团与金属离子相互作用，从而导致碳点荧光强度发生变化。利用金属离子与碳点的选择性作用引起荧光猝灭或荧光增强的变化，可以建立金属离子浓度与荧光强度的关系，从而实现碳点对金属离子的定性或定量检测。

本研究首次以阿拉伯糖和磷酸酪蛋白肽进行水热反应，制备水溶性碳点。磷酸酪蛋白肽作为一种含有磷酸丝氨酸簇的多肽，其分子中含有丰富的氨基，可与阿拉伯糖

中的羰基在高温水热反应中发生缩合反应，进而生成具有光致发光性质的碳点。实验制得的荧光碳点具有良好的荧光性质，有望用于金属离子检测以及生物成像等领域。

1.1 试剂与仪器

磷酸酪蛋白肽(CPP，≥96%，广州绿翠生物科技有限公司)；D-阿拉伯糖(上海伯奥生物科技有限公司)；硫酸奎宁(阿拉丁试剂有限公司)；三羟甲基氨基甲烷(Tris)、

硝酸铅、硝酸铝、硝酸钙、硝酸银、无水乙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯化钠、磷酸、乙酸、硼酸、硝酸镁、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜、氯化铁、氢氧化钠、硫酸(98%)、HCl等其他试剂均为市售分析纯。

聚四氟乙烯内衬水热合成釜(郑州合众仪器有限公司)，VERTEX 70傅立叶变换红

外光谱仪(德国Bruker公司)，AL104万分之一分析天平(瑞士Mettler公司)，214116C型马弗炉(Fisher公司)，RF-5301荧光分光光度计(日本岛津公司)，PB-10pH计(德国Sartorius公司)，2300型多功能酶标仪(美国PE公司)，UV-1750

紫外-可见分光光度计(日本Shimadzu公司)，KQ-500B超声仪(昆山市超声仪器

有限公司)，Centrifuge 5415 R高速冷冻离心机(德国Eppendorf公司)，MSALXD-2型X射线衍射仪(北京普析通用仪器有限公司)，Tecnai 12透射电镜(荷兰FEI公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 碳点的制备称取0.08 g阿拉伯糖、0.05 g磷酸酪蛋白肽溶于30 mL蒸馏水，用1 mol/L NaOH溶液调至pH 9.0，加入50 mL聚四氟乙烯内衬水热合成釜中，置于马弗炉中于180 ℃水热反应3 h；反应结束后，得到黄褐色澄清溶液，产物

经12 000 r/min离心后，取上清液过0.22 μm滤膜，即得分散均一、水溶性良

好的碳量子点溶液。

1.2.2 荧光量子产率的测定与计算采用参比法测定并计算荧光碳点的量子产率[12]。

具体操作如下：将硫酸奎宁配成0.1 mol/L的硫酸溶液(量子产率为0.54，溶剂的折射率为1.33)，再用0.1 mol/L硫酸稀释至合适的浓度，在狭缝1 nm、吸收池光程10 mm的条件下进行吸收光谱扫描，记录350 nm下的吸光度值，碳点胶体溶液则用水稀释(折射率η为1.33)；然后在350 nm激发，激发狭缝为10 mm，发射狭缝为20 nm，在390～580 nm范围内进行发射光谱扫描，记录测得荧光发射峰的积分面积。分别配制5个适当浓度梯度的碳点胶体溶液和硫酸奎宁溶液标准系列，使两者的吸光度相近且不大于0.10。根据碳点胶体溶液和硫酸奎宁溶液在350 nm激发波长下的荧光光谱，计算给定波长范围内的荧光积分面积。根据荧光积分面积和吸光度进行线性拟合，得到硫酸奎宁标准物及待测样品的拟合直线斜率。要求所得线性拟合直线的相关系数(r2)接近1。待测碳点的量子产率按式(1)计算:

式中，x和s分别代表待测碳点和硫酸奎宁参比溶液，φ表示量子产率；Grad表示荧光积分面积和吸光度对应直线的斜率；η代表溶剂的折射率。

2.1 碳点的表征

2.1.1 紫外-可见光谱与荧光光谱与文献报道类似[13]，碳点的水溶液在281nm处观察到典型的芳香烃吸收峰(见图1A)，这类似于多环芳烃。Bourlions等[14-15]提出碳点发光是由于出现多种芳香化合物所致，这一理论认为有机物热分解过程中会出现碳原子重新组合，形成多环芳香化合物，从而引起发光。

碳点的荧光发射光谱如图1B显示，在302～482 nm 波长范围内，碳点可被激发而发出荧光，且荧光强度随激发波长的增加呈先上升(302～342 nm)后下降的趋势，最大激发波长为342 nm，最大发射波长为414 nm，这与紫外灯下碳点发射明亮蓝色荧光一致。此外，碳点的发射波长随着激发波长的增加而逐渐红移，表现出典型的碳点的“荧光红移现象”，呈现多元激发、多元发射的光谱特性，这些特性与文献报道[16]相符。这可能是由于碳原子发生重新排列组合形成多环芳烃共轭

体系[14]以及碳点表面发射位点不同和制备过程中不均匀纳米粒径的量子尺寸效应等所造成[17]。在生物成像应用中，可借助激发光波长的改变实现多色发光，从而有利于其在生物成像中的应用。

2.1.2 高分辨率透射电镜分析碳点的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图像表明，本研究所制备的碳点表现为相对均一的球形颗粒，且碳点的粒径呈近正态分布，纳米碳点的直径尺寸80%集中分布在3～6 nm之间，平均粒径约4.62 nm(图2)。

2.1.3 红外光谱及XRD分析为了表征反应前后荧光碳点的表面基团，对磷酸酪蛋白肽、阿拉伯糖和所制备荧光碳点的红外光谱进行了考察(图3)。由图可见，磷酸酪蛋白肽(曲线a)、阿拉伯糖(曲线b)和荧光碳点(曲线c)在图中3 392 cm-1附近出现羟基(—OH )的伸缩振动吸收峰，在2 964 cm-1 和2 935 cm-1附近出现饱和C—H 的伸缩振动峰，1 139 cm-1和1 088 cm-1 附近出现C—O 的伸缩振动吸收峰，869 cm-1和784 cm-1 处出现C—H面外弯曲振动吸收。反应完成后，与磷酸酪蛋白肽相比，碳点在1 660 cm-1 附近和的伸缩振动吸收峰增强，1 549 cm-1 归属于N—H 的面内弯曲振动吸收峰相对减弱，且3 392 cm-1附近的羟基伸缩振动吸收峰变宽，结合1 660 cm-1 附近的伸缩振动吸收峰，说明这是—COOH的振动。而阿拉伯糖在指纹区的伸缩振动吸收峰消失，可能是由于发生了碳原子重排。

碳点的XRD图谱如图4所示，XRD图谱显示峰值约为21°(0.46 nm)，表明制备的碳点主要是无定形结构的碳原子，且其石墨层间距(0.34 nm)变大。碳点的石墨层间距d值变大也表明产生了多种含氧基团增加了碳原子的无定形结构[18-19]。红外光谱和XRD数据说明，CDs表面部分存在着以及—COOH等基团。

该碳点形成的反应机理可能是：在水热高温高压条件下，阿拉伯糖分子间发生脱水聚合，生成的线状或枝状寡聚糖。随着反应的进行，生成的线状或枝状寡聚糖与磷酸酪蛋白肽发生美拉德反应生成含氮聚合物，线状或枝状的含氮聚合物将进一步发

生分子间脱水，相互交联而引发爆发式的迅速成核。最后，碳核和亲水性表面通过脱水分别进一步重排形成芳环或多糖，原料经过一定程度的交联不完全碳化得到荧光碳点粒子。所形成的碳点粒子表面具有很多缺陷能带和—COOH及—OH等基团。碳点的生长机制与曲晓刚[22]、孙旭平课题组[23]之前的报道相似，也与Bourlions等[14]的碳原子重新组合理论相符。

2.2 碳点的性能研究

除了碳点的光谱特性外，为了进一步研究碳点的性能，实验考察了碳点在不同条件下的荧光特性。结果表明，碳点具有良好的水溶性和光稳定性，碳点胶体溶液在紫外线下持续暴露180 min，荧光强度几乎无变化，这表明该碳点具有良好的抗光

漂白能力。其次，研究发现该碳点胶体溶液在不同的氯化钠浓度(0～1.0 mol/L)下荧光强度基本保持不变，说明该碳点还具有良好的抗盐能力，这有利于碳点在生物方面的应用。但在研究pH值对碳点荧光性能的影响(图5)时发现，当pH 值从

3.0增至12.0时，碳点的荧光强度基本趋于稳定，而当pH值大于12.0或小于

3.0时，荧光强度受到显著影响。这可能是由于在强酸或者强碱性条件下，碳点表面的功能基团—OH，N—H和—COOH 等之间发生相互作用，引起碳点聚集而

导致荧光猝灭[20]。此外，实验还比较了水、乙醇、丙酮和乙酸乙酯等溶剂对其荧光强度的影响，研究发现不同的溶剂对其荧光强度有一定的影响，这种溶剂效应可能是由不同溶剂对碳点的表面发射能阱影响不一所致[21]。

2.3 不同金属离子对碳点的影响

在相同实验条件下，考察了不同的金属离子(Ca2+，Ag+，Zn2+，Mg2+，Al3+，Pb2+，Fe3+，Mn2+和Cu2+)对碳点荧光强度变化(F/F0)的影响(图6)，结果发

现 Ca2+，Ag+，Zn2+，Mg2+，Al3+和Pb2+对荧光强度的影响很小，Mn2+

对其有一定的影响，但Cu2+和Fe3+ 对碳点荧光强度的影响最为显著，分别达到82%和65%。表明所制备的碳点对 Cu2+和Fe3+比其他金属离子具有更高的选择

性。磷酸酪蛋白肽因其对钙离子等的螯合作用，广泛应用于食品领域中。在本实验中发现碳点对Cu2+和Fe3+有特异性，但对Ca2+却没有，可能是因为在碳点的

合成过程中磷酸酪蛋白肽和阿拉伯糖发生了美拉德反应，碳原子重排，作为多肽分子存在时的活性中心磷酸丝氨酸基团被破坏或并未存在于碳点的表面。

碳点的表面状态不同，对金属离子的选择性也有很大差异。本实验中所制备得到的碳点粒子可能由于表面具有丰富的—COOH和—OH等基团，从而对Cu2+和

Fe3+等离子存在较强的选择性。研究中对碳点胶体溶液与金属Cu2+反应后产物

进行了收集表征，结果发现碳点发生了显著的聚合现象(如图7)，聚合物的粒径分

布在15～52 nm之间，从而也证明了Cu2+的猝灭机理可能是金属离子或金属离子氢氧化合物易与碳点表面某些特异性的基团(如羧基等)结合，导致碳点发生聚合[24]，粒径增大进而导致荧光猝灭。利用碳点的这种特性，可用作荧光探针用于定性或定量检测溶液中的Cu2+和Fe3+。

本研究首次以阿拉伯糖和磷酸酪蛋白肽为碳源，经水热法成功制备了荧光碳点。所制备的荧光碳点平均粒径约为4.62 nm。在紫外光的激发下，碳点胶体溶液会发

出明亮的肉眼可见荧光，且荧光光谱会随着激发光谱的红移而红移。利用紫外光谱，红外光谱和XRD等综合手段表征，结果表明在碳点的制备过程中，碳点可能进行了芳环化碳原子重排，碳点的部分基团被氧化，因此表面存在着丰富的—OH和—COOH等含氧基团。进一步研究碳点的性能时发现该碳点具有良好的抗盐以及抗

光漂白性，该碳点在pH 3.0～12.0范围内也显示了良好的荧光稳定性，且不同溶剂对该碳点的荧光性能有一定的影响。此外，研究发现所制备的碳点对Cu2+和

Fe3+等金属离子具有较强的选择性，可能是因为Cu2+等离子会引起碳点的聚合

导致碳点粒径增大，从而导致荧光强度减弱。研究结果表明，本文制备的荧光碳点有望作为荧光探针用于检测分析和生物成像等领域。

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荧光碳点的制备及应用

荧光碳点的制备及应用 1、荧光碳点的制备 荧光碳材料是一种典型的无机荧光纳米材料，为目前热点研究的功能纳米材料之一。荧光碳点指的是一种尺寸小于10 nm的零维纳米材料，其中碳元素采用sp2杂化，并可进行N、P、O、S等元素的掺杂。通过调节荧光碳点的尺寸大小、元素组成和表面结构，可制备出不同发光特性的荧光碳点。荧光碳点的制备分为“自上而下”法和“自下而上”法。“自上而下”法是指用电解、激光刻蚀等方法，将块状石墨粉碎成纳米尺寸的荧光碳点，“自下而上”法是指以有机物为前驱体，在高温条件下合成荧光碳点。相较于“自上而下”的合成方法，“自下而上”法具有简单、快捷、产率高的优势，应用于本科生实验，可重复性强、成功率高，故本实验采用“自下而上”法，即以有机物柠檬酸、柠檬酸铵、尿素和多乙烯多胺作为前驱体，分别制备蓝色荧光碳点(BC-dot)和氮掺杂的绿色荧光碳点(GC-dot) 2、发射原理 荧光碳材料是一种典型的无机荧光纳米材料，为目前热点研究的功能纳米材料之一。荧光碳点指的是一种尺寸小于10 nm的零维纳米材料，其中碳元素采用sp2杂化，并可进行N、P、O、S等元素的掺杂。通过调节荧光碳点的尺寸大小、元素组成和表面结构，可制备出不同发光特性的荧光碳点。荧光碳点的制备分为“自上而下”法和“自下而上”法。“自上而下”法是指用电解、激光刻蚀等方法，将块状石

墨粉碎成纳米尺寸的荧光碳点，“自下而上”法是指以有机物为前驱体，在高温条件下合成荧光碳点。相较于“自上而下”的合成方法，“自下而上”法具有简单、快捷、产率高的优势，应用于本科生实验，可重复性强、成功率高，故本实验采用“自下而上”法，即以有机物柠檬酸、柠檬酸铵、尿素和多乙烯多胺作为前驱体，分别制备蓝色荧光碳点(BC-dot)和氮掺杂的绿色荧光碳点(GC-dot) 3、量子产率 荧光量子产率是表示物质发射荧光的能力的一个基本参数，指的是荧光物质吸光后所发射的荧光的光子数与吸收的激发光的光子数的比值，可采用绝对法和相对法测定，用Yf表示： Yf=发射的光量子数吸收的光量子数Yf=发射的光量子数吸收的光量子数 (1)本实验采用相对法测定荧光碳点的荧光量子产率，即以罗丹明6G(R6G)的乙醇溶液作为本实验的参比物质。通过比较荧光碳点溶液和R6G的乙醇溶液在同样测试条件下所测得的积分荧光面积和对该激发波长对应的吸光度，测量荧光碳点的荧光量子产率，用Yu表示：Yu=Ys⋅FuFs⋅AsAu⋅n2un2sYu=Ys⋅FuFs⋅AsAu⋅nu2ns2 (2)其中，Fu、Au、nu分别表示荧光碳点的积分荧光强度、吸光度和溶剂的折射率；Ys、Fs、As、ns分别表示R6G乙醇溶液的荧光量子产率、积分荧光面积、吸光度和溶剂的折光率 4、试剂 多乙烯多胺(275MW)、尿素(AR)、柠檬酸(AR)、柠檬酸铵(AR)、罗

碳量子点的合成及其应用

碳量子点的合成及其应用 摘要：碳量子点具有良好的光学性质，是一种零维碳纳米材料，多种方式合 成制备出的碳量子点粒径尺寸分布均匀，分散性良好，水溶性也较好，碳量子点 的应用也非常广泛，在医学领域，化学合成，环境改善方面等都有很好的应用。 关键词：碳量子点；合成 引言 近年来，碳量子点（CQDs）作为一种新型发光体材料，它不仅具有一定的发 光特性，而且也具有光稳定性。更重要的是，碳量子点不像其它的难溶物质，它 的溶解性较好，在水溶液或者其它溶剂中都有较好的溶解性。在化学检测和合成 方面，碳量子点可以功能化，因其优点众多，碳量子点受到了广泛的关注。不仅 如此，碳量子点表面含有大量的基团，例如羟基和羧基等，可以和多种物质进行 合成，使它具有水溶性和生物相容性。碳量子点表面的含氧基团更是为检测水体 和土壤中的重金属提供了路径。碳量子点还具有荧光特性，它的荧光性质为各种 传感器提供了有力条件，可以用来检测各种金属或者非金属离子。碳量子点的发现，可以追溯到2004年。Xu等人[1]在使用电弧放电法分离纯化单壁碳纳米管的 过程中，意外发现了一种新型的纳米级荧光材料，这是碳量子点的最早的发现。 之后Sun等人[2]在2006年用 Nd:YAG激光对石墨和水泥的混合物进行激光刻蚀，然后对其表面进行钝化，制备出了纳米尺寸的碳类似物，并称之为碳点。 目前碳量子点的制备方法可分为两大类：“自上而下”和“自下而上”。 “自上而下”主要包括电弧放电法、激光销蚀法、电化学法和强酸氧化法等。 “自下而上”包括溶剂热合成法、微波合成法、模板法、燃烧法等。同时碳点在 化学传感器、生物成像、药物载体、指纹识别、光治疗技术等方面有实际的用途。下面对碳点的合成方法和具体的应用领域进行简单的介绍。 一、碳量子点的合成方法

碳量子点及其性能研究进展

碳量子点及其性能研究进展 碳量子点是一种由碳原子组成的纳米粒子，因其具有优异的光电性能和生物相容性而备受。近年来，碳量子点在许多领域的应用研究取得了显著进展，包括光电催化、传感器、生物医药等。本文将详细探讨碳量子点的制备方法、性质及其在不同领域的应用研究进展。 碳量子点的制备方法主要包括化学气相沉积、电化学法、微波剥离法等。这些方法均具有各自的优缺点，如化学气相沉积法可以制备出结晶度较高的碳量子点，但设备成本较高，产量较低；电化学法产量较高，但制备条件较严格，需要控制电极间距等参数。 碳量子点具有优异的光电性能，如高亮度、优良的化学稳定性、低毒性等。同时，碳量子点的尺寸和形貌可以调控，这使得它们在许多领域具有广泛的应用前景。然而，碳量子点也存在一些问题需要解决，如制备方法的优化、表面功能化等。 光电催化是一种将光能转化为化学能的技术，具有高效、清洁的特点。碳量子点在光电催化领域的应用研究取得了重要进展。它们可以作为光催化剂的敏化剂，提高催化剂的光吸收能力，从而增强光电催化效果。碳量子点还可以作为电子受体，促进光生电子的转移，提高光电催化反应的效率。

在光电催化领域，碳量子点的研究现状表明它们在能源转化和环境治理方面具有广泛的应用前景。未来研究方向应包括优化碳量子点的制备方法和表面功能化，提高其稳定性和光电催化性能。 传感器在检测物质含量和识别环境中具有重要作用。碳量子点具有优异的光电性能和生物相容性，使其在传感器领域的应用研究备受。 在传感器领域，碳量子点的主要应用方向包括光学传感器、电化学传感器和生物传感器。碳量子点可以作为光敏剂，提高传感器的光吸收和信号响应能力。它们的优异导电性能使其适用于电化学传感器和生物传感器的制作。 目前的研究表明，碳量子点在传感器领域具有较高的灵敏度和良好的选择性。未来研究方向应包括进一步优化制备方法和表面功能化，提高传感器的性能和稳定性，并拓展其在环境和生物医学领域的应用范围。 生物医药领域是碳量子点应用研究的重要方向之一。由于碳量子点具有优异的生物相容性和荧光性能，它们被广泛应用于生物成像、药物载体、肿瘤治疗等领域。 在生物医药领域，碳量子点的主要应用方向包括生物成像和药物载体。

水热法新型水溶性荧光碳点的制备及其性能研究

水热法新型水溶性荧光碳点的制备及其性能研究 夏旭;刘春花;周爱梅;贺丽苹;刘欣;曹庸 【摘要】以阿拉伯糖和磷酸酪蛋白肽进行水热反应,制备水溶性多色荧光碳点,利用透射电子显微镜(TEM)、紫外吸收光谱(UV)荧光光谱(FL)、红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)等对所制备碳点的粒径大小、吸收光谱、发光性质、表面基团等进行表征,并考察了其性能和对不同金属离子的识别作用.结果表明:制备的荧光碳点平均粒径为4.62nm,其紫外最大吸收波长为281 nm,XRD峰值约为21°,可在紫外灯下发出明亮的荧光,最大发射波长为414nm,且呈荧光多元发射.红外光谱分析表明存在—COOH,—NH2和—OH基团.该荧光碳点具有良好的性能,且对Cu2+和Fe3+有较强的选择性识别作用,其原因可能是荧光碳点的聚合导致粒径增大从而使荧光强度减弱.该碳点有望作为荧光探针用于检测分析和生物成像等领域. 【期刊名称】《分析测试学报》 【年(卷),期】2016(035)005 【总页数】6页(P520-525) 【关键词】碳点;荧光性能;荧光探针;金属离子 【作者】夏旭;刘春花;周爱梅;贺丽苹;刘欣;曹庸 【作者单位】华南农业大学食品学院,广东广州 510642;广东省天然活性物工程技术研究中心,广东广州 510642;华南农业大学食品学院,广东广州 510642;广东省天然活性物工程技术研究中心,广东广州 510642;华南农业大学食品学院,广东广州 510642;广东省天然活性物工程技术研究中心,广东广州 510642;华南农业大学食品学院,广东广州 510642;广东省天然活性物工程技术研究中心,广东广州

水热法合成双发射碳点的研究

水热法合成双发射碳点的研究 王晨星;魏建航;白状伟 【摘要】制备了一种新型的具有双发射波长的荧光碳点(CDs).以柠檬酸和苯并咪唑为原料,以甲酰胺为溶剂,采用一锅煮水热法合成.通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对其光学性能进行研究,透射电子显微镜、X-射线衍射、拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱等方法对碳量子点组成和形貌进行表征.结果表明,制备的CDs呈现蓝色荧光和红色荧光,在水溶液中有良好的分散性和光稳定性.合成的CDs发射的红光比蓝光对酸碱有着更高的灵敏性.红光发射在碱性中荧光较强,在酸性介质中荧光减弱,展现了潜在的pH传感性能.合成方法简单,对实现大批量合成双发射碳点提供一种新的思路. 【期刊名称】《延安大学学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2019(038)001 【总页数】5页(P47-51) 【关键词】碳点;双发射;荧光 【作者】王晨星;魏建航;白状伟 【作者单位】西安科技大学化学与化工学院,陕西西安710054;西安科技大学化学与化工学院,陕西西安710054;西安科技大学化学与化工学院,陕西西安710054【正文语种】中文 【中图分类】O613.71;O622.6

碳量子点(CDs)因优越的光学性质、良好的生物相容性和多官能团修饰特性[1-5]广泛应用在传感、生物成像、药物递送、太阳能电池、光电子和光催化等研究领域[6，7]。传统的单发射CDs，一般发射单色蓝光，因为生物底物在紫外光激发会产生 蓝色自荧光性质，同时也会对生物组织造成一定程度的光损伤，所以限制了其在生物成像过程中的应用。除此之外，这些单发射CDs也容易受到环境影响和激发波长，相似组份和传感器浓度等因素的影响[8，9]。在另一方面，发红光的CDs具 有良好的器官穿透性，并且对生物组织光损伤是微乎其微的。所以，开发新的双发射CDs可以有效避免单发射CDs的缺点，为生物或生物医学分析提供更好的传感策略。 本文采用一种简单、低成本的水热法，一步合成双发射的碳量子点，该方法制备的CDs，水溶性良好，在465 nm和588 nm均有发射峰，并且发射峰在588 nm 时，对pH有良好的响应能力。文中所制备的碳点，尺寸均匀，粒径在3～5 nm 左右。该方法为大批量制备CDs提供了一条有效途径。 1 实验部分 1.1 仪器及试剂 苯并咪唑购自国药集团化学试剂有限公司。甲酰胺、柠檬酸和聚乙二醇400、乙 酸乙酯购于天津市科密欧化学试剂有限公司。微孔过滤膜购于深圳市好质全实验耗材有限公司。硅胶和透析袋均来自于青岛海浪硅胶干燥剂有限公司和北京瑞达恒辉科技发展有限公司。 采用紫外-可见分光光度计(TU-1901北京普析仪器有限公司)、荧光光谱仪(LS55，Perkin Elmer，美国)、傅里叶变换红外光谱仪(Perkin Elmer，美国珀金埃尔默)、英国Renishaw公司In Via Reflex型显微激光拉曼光谱仪、透射电子显微镜(Tecnai G2，FEI，美国)和日本Rigaku XRD-7000S/L型X-射线衍射仪(XRD)用

碳点的制备及在生物成像中的应用

碳点的制备及在生物成像中的应用 碳点是一种新兴材料，在生物成像领域具有广泛的应用前景。由于其化学活性低、荧光强度高、生物相容性好等特点，碳点在生物成像方面的应用已经受到了广泛关注。本文将对碳点的制备方法和在生物成像中的应用进行介绍。 1.碳点的制备方法 目前，碳点的制备方法主要分为物理法、化学法和生物法三种。 1.1物理法 物理法主要通过化学气相沉积、等离子体化学气相沉积、电弧放电等方法制备 碳点。这些方法基本上是通过炭黑分散成小粒子，然后在高温高压的条件下进行场解离，从而制备出碳点。使用物理法制备碳点的主要优点是样品纯净度高，但其缺点在于碳点的尺寸分布不均匀。 1.2化学法 化学法是制备碳点的主要方法之一，也是最经常使用的方法。这种方法涉及多 种化学反应，包括热分解法、电化学法、水热法、微波辐射法等。比如，热处理法是将有机物或碳化合物加热，使其分解成碳点。其中，无机盐和葡萄糖作为前体，与硫酸和硝酸混合后加热，形成的碳点具有比较均匀的尺寸分布和较强的荧光性能。 1.3生物法 生物法主要涉及将碳点制备在多肽、蛋白质和DNA等的表面上，有助于增强 生物相容性，并使其易于在生物学系统中应用。这种方法的优点在于制备的碳点具有较高的生物相容性，并且生物酶可用于其合成。 2.碳点在生物成像中的应用

碳点在生物成像领域的应用主要分为生物标记、光热疗法、药物递送和成像探 针四个方面。 2.1生物标记 由于碳点具有较高的荧光性能、化学稳定性、生物相容性和荧光色谱性质，因 此可作为生物标记。此外，碳点还具有更高的灵敏度和更长的荧光寿命，可以作为荧光共振能量传递（FRET）的接受者，进一步扩展了生物标记的监测范围。 2.2光热疗法 光热疗法是一种利用光热效应治疗癌症的方法，可以将光敏剂转换为活性的金 属（如IR-780）与碳点相结合。碳点所发出的荧光信号可以作为光热治疗系统的 实时监控工具，监测药物释放和热敏效应。 2.3药物递送 由于碳点具有较强的化学惰性和生物相容性，因此可以作为药物递送载体。此外，碳点具有更高的载药量和较长的药物释放时间，可以进一步提高药物递送的效率和效果。 2.4成像探针 碳点在成像方面的应用也非常广泛。碳点作为成像探针可应用于生物分子成像、生物标志物成像、药物递送和治疗、癌症检测和治疗、生物背景信号控制等方面。此外，在多种成像技术中，如荧光成像、MRI、CT等方面，碳点也被应用于图像 增强和分辨率增强等方面。 总之，碳点作为一种新兴材料在生物成像领域具有着广泛的应用前景。虽然碳 点制备和应用仍面临着一些挑战，但相信在丰富的应用场景下，碳点制备和应用将会得到更全面的解决和应用。

一步水热法合成荧光碳点检测锰(Ⅶ)

一步水热法合成荧光碳点检测锰(Ⅶ) 李俊芬;王冬秀;李鹏霞;董川 【摘要】以苦杏仁酸和脯氨酸为碳源和氮掺杂剂,采用一步水热法合成氮掺杂的蓝色荧光水溶性碳点(CDs),通过透射电镜、红外光谱、X射线光电子能谱、紫外可见吸收光谱和荧光光谱法等手段进行表征.合成的CDs粒径均匀,尺寸约为 (2.62±0.20)nm,表面存在氨基、羟基、羧基、C詤C等官能团.最大激发和发射波长分别为360和450 nm,具有典型的激发波长依赖性,相对量子产率为7.86％,稳定性好.基于荧光共振能量转移(FRET)原理,CDs的荧光可被Mn髪有效猝灭.在1～100μmol/L(即0.055～5.500 mg/L)范围内,Mn髪浓度与CDs的荧光猝灭程度呈线性关系,相关系数(R2)为0.9986,检出限为0.04μmol/L(2.20μg/L),具有高灵敏度和良好的选择性.此CDs可进入HepG2细胞内,发出蓝光,且胞内荧光强度与Mn 髪浓度大致呈线性关系.将此碳点用于环境水样和细胞内Mn髪含量的检测,结果良好. 【期刊名称】《分析化学》 【年(卷),期】2019(047)005 【总页数】8页(P731-738) 【关键词】碳点;合成;荧光猝灭;锰髪检测 【作者】李俊芬;王冬秀;李鹏霞;董川 【作者单位】山西大学化学化工学院 ,太原030006;山西大学化学化工学院 ,太原030006;山西大学化学化工学院 ,太原030006;山西大学环境科学与工程研究中心 ,太原030006

【正文语种】中文 1 引言 近年来，碳点(CDs)由于其独特的光学性质和潜在的生物医学应用价值引起了广泛关注[1,2]。与传统的金属量子点(QDs)相比，CDs制备方法简单、材料廉价、对 环境友好，具有优异的荧光性能、化学惰性、水溶性、低毒性和生物相容性[3～5]。CDs颗粒表面含有丰富的羧基、羟基、羰基等官能团，易与离子发生作用而导致CDs荧光猝灭。基于CDs的金属离子荧光探针是光学传感器领域的研究热点[6,7]。锰元素是维持人体健康的主要微量元素，对于组织生长、新陈代谢和抗氧化至关重要。人体所需Mn主要来自食物和水，过量的Mn可引起神经紊乱、DNA突变、极度虚弱，甚至永久性残疾[8]。因此，准确测定环境水、土壤、食物和生物样品 中Mn含量很重要[9]。世界卫生组织[10]和我国《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-85)[11]规定水中Mn的最大允许浓度为0.1 mg/L; 我国《食品营养强化剂使用标准》(GB4880-2012)[12]规定调制乳粉(儿童用乳粉和孕产妇用乳粉除外)Mn使用量为0.3～4.3 mg/kg。目前，测定Mn含量的方法包括原子吸收光谱法[13]、高效液相色谱法[14]、电感耦合等离子体质谱法[15]、溶出伏安法[16]和 分光光度法[17]等。这些方法存在一定的局限性，如测定过程复杂、检测范围窄、灵敏度低等。而有关Mn检测的荧光探针方法的报道很少。Gong等[18]报道了一种基于CDs的环境水样和草药中Mn的检测方法。因此，建立简便、灵敏度高、 选择性好的Mn荧光检测方法非常必要。 CDs的合成方法有水热合成法、微波辅助法、热分解法、电化学氧化法等。其中，水热合成法具有绿色环保、易于大批量合成的优势，应用最广泛。合成碳点的材料主要分为两类：天然材料(例如牛奶、大蒜、生物质焦油等)和有机分子(如乳糖、 柠檬酸、聚乙烯亚胺等)。柠檬酸常作为合成高荧光性能碳点的碳源。如Zhang等

水热合成法合成碳点的原理

水热合成法合成碳点的原理 水热合成法是一种化学合成技术，广泛应用于制备一种被称为碳点的新型碳材料。在这种化学合成方法中，高温和高压的热水环境下进行材料的合成反应，该反应将一些有机化合物和一些特殊的配位体添加剂暴露在水的高温环境中，随后加入一定量的表面负载金属或半导体纳米颗粒。经过反应，这些有机化合物分解成碳原子，并在表面负载金属或半导体纳米颗粒的催化作用下重新组合。 在碳点的制备过程中，有机物分子链首先通过热解反应断裂生成碳原子，随后，在高温下重组为具有碳的较小分子。此过程需要在高温和高压的水环境中完成，水环境中可以防止碳化过程中的氧化还原反应，同时水会稳定反应中生成的碳全子。在水热条件下，活性表面常会发生类似氧化还原反应的过程，这使得在碳化反应中金属或半导体催化剂的应用十分有利。因此，在水热合成法中经常添加一些金属或半导体纳米颗粒，以获得更好的催化效果，加速碳原子的重组过程，并且可以对产品的形貌进行控制。 水热合成法合成碳点的原理是基于一种新型碳材料的制备方法，该方法具有灵活、简便和节能等优点。使用水热合成法制备碳点的过程中，需要控制反应温度、时间以及催化剂的加入，同时需要添加一些表面活性剂以帮助稳定和分散碳点的形成。碳点的形貌、尺寸、量子效率和发光波长等都可以通过水热合成法调控，并且制备出的产品具有较好的光学性能和生物相容性，可以用于荧光标记、生物探针和生物成像等领域。

总之，水热合成法为碳点的制备提供了一种创新的方法，其原理基于高温和高压的水环境下进行化学反应，添加特定的配位体和催化剂以控制形貌并提高合成效率。该方法具有很大的发展潜力，可以应用于眾多領域，例如光电材料、生物医学和环境领域等。

红光碳点总结

红光碳点总结 简介 红光碳点是一种新型的光学材料，具有荧光和能量转移等特性。它是由纳米级碳点组成的材料，具有优异的光学性能和电化学性能。本文将对红光碳点进行综合总结和讨论，包括其制备方法、应用领域和未来发展方向。 制备方法 红光碳点的制备方法多种多样，以下是其中几种常见的制备方法： 1.溶剂热法：将合适的碳源和溶剂一起加热，在高温下反应生成红光碳 点。 2.电化学法：通过电化学方法将碳源在电解液中电解，生成红光碳点。 3.水热法：将合适的碳源和水一起加热，在高温高压下反应生成红光碳 点。 特性和性能 红光碳点具有以下特性和性能： 1.荧光性能：红光碳点能够发出红光荧光，具有较高的荧光量子产率和 较好的荧光稳定性。 2.光电转换性能：红光碳点在光电转换方面表现出色，具有较低的电压 丧失和较高的光电转换效率。 3.生物相容性：红光碳点对生物体具有较好的相容性，可以应用于生物 荧光成像和生物传感器等领域。 4.电化学性能：红光碳点在电化学储能和催化反应方面具有潜在应用价 值，可以作为电容器电极材料或催化剂载体。 应用领域 由于红光碳点独特的特性和性能，它在各个领域都有广泛的应用，包括但不限于以下领域： 1.光电器件：红光碳点可以应用于LED照明、显示器件等领域，提高 光电转换效率和颜色饱和度。 2.生物医学：红光碳点在生物成像和荧光探针方面具有潜在应用，可以 实现生物标记和肿瘤诊断等功能。 3.传感器：红光碳点可以应用于传感器领域，如pH传感器、温度传感 器和生物传感器等。

4.能源领域：红光碳点可以作为电容器电极材料或催化剂载体，用于能 源储存和转换。 未来发展方向 红光碳点作为一种新型材料，还有很大的发展空间和潜力。以下是红光碳点未来的发展方向： 1.提高荧光效率：进一步提高红光碳点的荧光效率和荧光稳定性，增强 其在生物医学和光电器件领域的应用。 2.拓展应用领域：研究红光碳点在传感器、催化剂和能源储存等领域的 应用，拓展其在能源和环境领域的应用潜力。 3.提高制备方法：寻找更简单、高效和环保的红光碳点制备方法，降低 制备成本和提高制备效率。 4.多功能化红光碳点：研究红光碳点的多功能化改性，使其具有更多新 的特性和应用领域。 结论 红光碳点作为一种新兴的光学材料，具有荧光和能量转移等特性，展示出了广泛的应用前景。通过不断改进制备方法，提高性能和拓展应用领域，红光碳点将在光电器件、生物医学和能源领域等发挥重要作用。未来的研究重点将集中在提高荧光效率、拓展应用领域、改进制备方法和多功能化红光碳点等方面，以满足不同领域对红光碳点的需求。

以猕猴桃皮为碳源荧光碳点的制备及应用

以猕猴桃皮为碳源荧光碳点的制备及应用 陈艳丽; 张龙生; 刘权坤; 曹剑瑜; 许娟; 陈智栋 【期刊名称】《《常州大学学报（自然科学版）》》 【年(卷),期】2019(031)005 【总页数】8页(P16-23) 【关键词】荧光碳点; 水热法; 稳定性; 荧光油墨 【作者】陈艳丽; 张龙生; 刘权坤; 曹剑瑜; 许娟; 陈智栋 【作者单位】常州大学石油化工学院江苏常州 213164; 江苏省绿色催化材料与 技术重点实验室江苏常州213164 【正文语种】中文 【中图分类】O64 荧光碳材料种类繁多，包括荧光富勒烯粒子，石墨烯量子点，碳纳米粒子等，它们优异的光学性能吸引了大量研究者的关注[1]。荧光碳点(Fluorescent carbon dots，CDs)具有较好的生物相容性、优异的光致发光效应、良好的稳定性、低毒性、水溶性、易于合成等优点，其光致发光性能可以与半导体量子点相媲美，同时还克服了它毒性高、合成复杂等缺点。因此，荧光碳点在传感器[2-4]、药物载体[5]、光催化[6]、荧光油墨[7-9]、生物成像[10-11]、标记和检测微生物[12]等多 个领域都体现出重要的应用价值。 早期荧光碳材料的合成过程中，需要表面钝化处理提高荧光性能，繁琐且毒性又高。

最近几年，碳材料研究者以生物质为碳源，采用水热法制备附加值高的荧光碳材料[8]。该方法更简便有效，整个制备过程无需使用有毒溶剂，使荧光碳材料以相对 较低的成本大规模商业化生产成为可能。生物质资源具有储量及其丰富，并且具有分布广泛、取材简单、成本低廉、环境友好等优点，如果得到好的利用，人类相当于拥有一个取之不尽的资源宝库，并且为废弃生物质的处理提供了有效的借鉴方法。另外，由于生物质中含有大量的有机物，在碳化的过程中会使其表面含有大量的含氧及含氮官能团，能够大幅度提升亲水性能。目前用于制备碳纳米粒子的生物质碳源有黄瓜[2]、草莓[3]、柳叶[8]、麦秸[13]、豆浆[14]、柚子皮[15]、桔汁[16]、 番茄汁[17]、香蕉汁[18]、山竹[19]、柑橘皮[20]、咖啡因[21]、羊毛[22]等。因此，采用水热法以生物质为碳源制备荧光碳材料，对设备要求低、反应条件比较温和、易操作，同时可将废弃生物质制备成附加值高的生物质碳材料。 文章以猕猴桃皮为碳源，利用水热法制备出了具有荧光效应的水溶性生物质碳材料。通过TEM、XRD、FTIR、Raman等表征手段对该荧光碳点的形貌和化学组成进 行了分析，并对其荧光性能和稳定性进行了研究，还对其在荧光油墨方面的应用做了初步尝试。 1 实验部分 1.1 试剂和仪器 实验所用试剂均为分析纯，且使用前未经任何纯化处理，实验用水均为实验室自制去离子水。 VBF-1200X型立式箱式炉，合肥科晶材料技术有限公司；ST 16R型通用台式离 心机，美国Thermo Scientific；FA2004B型电子天平，上海越平科学仪器有限公司；PHS-3C型pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；KBRO I-30型超纯水设备，杭州科邦水处理设备有限公司；DHG-9075A型鼓风干燥箱，上海鳌珍仪器 制造有限公司。

发光碳点的制备

发光碳点的制备 一、引言 发光碳点是一种具有发光性质的纳米材料，具有较小的颗粒尺寸和独特的光学性能。发光碳点在生物成像、荧光探针、光电转换等领域具有重要的应用前景。因此，发光碳点的制备成为了研究热点之一。 二、传统制备方法 传统的发光碳点制备方法包括碳化剂热解法、碳化剂氧化法、碳纳米管破碎法等。这些方法通常需要高温、高压、长时间的处理过程，且产率低，操作复杂。 三、碳量子点的制备方法 近年来，碳量子点的制备方法得到了快速发展。下面介绍几种常用的碳量子点制备方法。 1. 水热法 水热法是一种简单且高效的碳量子点制备方法。通常将有机物作为碳源和表面修饰剂，与溶剂一起加入反应体系中。反应体系经过高温高压处理，形成碳量子点。水热法制备的碳量子点具有尺寸均一、分散性好等优点，但需要高温高压反应条件。 2. 微波法

微波法是一种快速制备碳量子点的方法。将碳源溶液放入微波反应器中，通过微波加热使溶液中的碳源迅速热解，形成碳量子点。微波法制备的碳量子点具有高度结晶度、较小的颗粒尺寸等特点。 3. 激光剥离法 激光剥离法是一种通过激光辐照材料表面剥离碳量子点的方法。激光的作用下，材料表面的碳层被剥离形成碳量子点。激光剥离法制备的碳量子点具有较高的结晶度和纯度。 四、碳量子点的表征方法 为了确定制备的碳量子点的性质和结构，需要进行表征。常用的表征方法包括透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、荧光光谱等。 1. TEM 透射电子显微镜（TEM）可以观察到碳量子点的形貌和尺寸。通过TEM观察，可以确定碳量子点的粒径分布和形状。 2. SEM 扫描电子显微镜（SEM）可以观察到碳量子点的表面形貌。通过SEM观察，可以了解碳量子点的形貌特征和表面结构。 3. UV-Vis 紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）可以测量碳量子点在紫外和可见光

氧化锌量子点和碳量子点及其复合物的制备与发光性能的研究

氧化锌量子点和碳量子点及其复合物的制备与发光性能的研究杨广武;张守超;王翠红;朱飞;江越 【摘要】采用溶胶凝胶方法和水热法制备了水溶性荧光氧化锌量子点(ZnO-QDs)和碳量子点(C-QDs),其量子效率分别达到38%和61%.基于所合成的ZnO-QDs和C-QDs制备了氧化锌和碳量子点复合物(ZnO/C-QDs),并分别对其发光特性进行了研究.透射电镜(TEM)图像表明,所合成的ZnO-QDs和碳量子点尺寸分布在3~6 nm之间,分散均匀.光致发光光谱表明,ZnO-QDs和碳量子点的发光峰中心分别位于540 nm和450 nm,两者发光峰的最佳激发波长为370 nm和350 nm.通过调整ZnO-QDs和C-QDs的体积比,所制备的ZnO/C-QDs能够实现荧光光谱的连续可调,并产生了白色荧光.%Water-soluble fluorescence zinc oxide quantum dots ( ZnO-QDs ) and carbon quantum dots ( C-QDs) were prepared by sol-gel and hydrothermal method, and their quantum yields were 38% and 61%, respectively. ZnO and carbon quantum dots mixtures ( ZnO/C-QDs) were prepared based on the as-prepared ZnO-QDs and C-QDs, and their optical properties were investigated, re-spectively. The transmission electron microscopy ( TEM) images indicate that the size of ZnO-QDs and C-QDs are around 3 -6 nm and disperse uniformly. The photoluminescence ( PL) spectra of ZnO-QDs and C-QDs dominate by a broad emission centered at around 540 nm and 450 nm, and their optimal excitation wavelengths are 370 nm and 350 nm. By adjusting the volume ratio between ZnO-QDs and C-QDs, the spectra of as-prepared ZnO/C-QDs show continuously variable properties, and white fluorescence can be observed from the ZnO/C-QDs.

新型荧光碳点的制备及金属离子的检测

新型荧光碳点的制备及金属离子的检测

摘要 越来越多的科学家开始关注碳纳米结构，荧光碳点已经成为了碳纳米材料家族的一位新成员，与其他纳米材料相比，他们具有很多独特和新颖的性质，如稳定的荧光性能，可自由调节的激发和发射波长。碳点的制备方法很多,本文主要研究荧光碳点的制备方法最终采用水热和微波法制备出碳点，再用制备出的碳点来检测金属离子。 关键词：荧光碳点；条件探索;微波法；水热法；金属离子

ABSTRACT In this research, an assay for liberation of drug has been developed based on the properties of localized surface plasmon resonance (LSPR) of gold nanorods . The mechanism of liberation of drug resulted from gold nanorods has been investigated. On the other hand, the optimal experimental condition suitable for in vivo has also been conducted. The results illustrate that this approach is simple and effective .Our research should offer a new technique in clinical treatment. Keywords: Gold nanorods; Localized surface plasmon resonance；Cysteien; Doxorubicin

碳点的制备及在荧光分析中的应用

碳点的制备及在荧光分析中的应用 郭颖;李午戊;刘洋;杨连利 【摘要】综述了碳点的制备方法、碳源材料以及碳点在荧光分析中的应用（包括生物成像、生物分子检测和金属离子检测）。碳点的合成方法包括自上而下法（电弧放电法、激光消融法、电化学合成法和酸氧化法）及自下而上法（微波法、水热法和超声法），并对碳点的发展前景进行了展望（引用文献79篇）。%A review on the preparation of carbon dots,carbon source materials as well as application of carbon dots in fluorescence analysis(including biological imaging,biological molecule detection and metal ion detection)was presented.Methods for preparation of carbon dots comprising the methods of top-down (including arc discharge method,laser ablation method,electrochemical method and acid oxidation method)and bottom-up (microwave method,hydrothermal method and ultrasonic method)were described.Prospects on the trends of development in this field were also given (79 ref.cited). 【期刊名称】《理化检验-化学分册》 【年(卷),期】2016(052)008 【总页数】7页(P986-992) 【关键词】碳点;制备;荧光分析;应用 【作者】郭颖;李午戊;刘洋;杨连利

新型荧光碳点的制备及其在离子、小分子测定和细胞成像中的应用

新型荧光碳点的制备及其在离子、小分子测定和细胞成 像中的应用 新型荧光碳点的制备及其在离子、小分子测定和细胞成像中的应用 近年来，随着纳米科技的发展，荧光碳点作为一种新型的荧光探针，受到了广泛关注。它们具有极小的粒径和高度可调的荧光性能，使其在离子、小分子测定和细胞成像等领域具有广阔的应用前景。本文将介绍一种新型荧光碳点的制备方法，并探讨其在离子、小分子测定和细胞成像中的应用。 首先，我们介绍了一种简单、高效的制备荧光碳点的方法。该方法利用某种有机物为原料，在一定条件下进行热处理，通过碳化和表面修饰等过程制备荧光碳点。这种方法具有制备时间短、成本低廉的特点，适用于大规模生产。 然后，我们重点探讨了荧光碳点在离子测定中的应用。荧光碳点可以通过与特定离子的作用，在离子浓度检测和离子传感方面发挥重要作用。例如，通过改变荧光碳点的表面修饰物，可以选择性地实现对特定离子的测定。同时，由于荧光碳点的高度可调的荧光性能，可以实现对离子浓度的灵敏检测。研究显示，该方法在环境监测和生物医学领域具有潜在应用。 接下来，我们介绍了荧光碳点在小分子测定中的应用。荧光碳点在小分子测定中常常被用作荧光探针。通过与特定小分子的反应，荧光碳点可以发生荧光强度的变化，从而实现对小分子的检测。例如，我们可以利用荧光碳点对环境中的有害气体进行灵敏检测，并且通过调节荧光碳点的表面性质，可以实现对不同小分子的选择性测定。 最后，我们介绍了荧光碳点在细胞成像中的应用。由于荧

光碳点具有优异的荧光性能和较小的粒径，可以被用于细胞成像。通过将荧光碳点标记在特定细胞结构上，可以实现对细胞的高分辨率成像。同时，荧光碳点还具有较好的生物相容性和低毒性，使其成为细胞成像的理想探针。 综上所述，新型荧光碳点具有制备简单、荧光性能可调的特点，在离子、小分子测定和细胞成像等领域具有广泛应用前景。我们相信，随着对荧光碳点制备工艺和应用机制的深入研究，其在材料科学、环境监测和生物医学等领域的应用将得到进一步拓展 总之，荧光碳点作为一种新型材料，在离子测定、小分子检测和细胞成像中展现出了广阔的应用前景。通过改变荧光碳点的表面修饰物，可以实现对特定离子的选择性测定，同时其可调的荧光性能也使得对离子浓度的灵敏检测成为可能。在小分子测定中，荧光碳点可用作荧光探针，通过与特定小分子的反应实现对其的检测。而在细胞成像中，荧光碳点由于其优异的荧光性能和较小的粒径，被广泛用于高分辨率成像，并且具有较好的生物相容性和低毒性。因此，随着对荧光碳点制备工艺和应用机制的深入研究，相信其在材料科学、环境监测和生物医学等领域的应用将得到进一步拓展

多巴胺水热合成碳点

多巴胺水热合成碳点 1.引言 1.1 概述 在文章中，概述部分是对整篇文章的总体情况进行介绍和概括。对于“多巴胺水热合成碳点”这一主题，可以在概述部分中简要介绍多巴胺、水热合成以及碳点的基本概念和背景。以下是一个可能的概述部分的内容： 概述： 多巴胺作为一种重要的生物活性分子和媒介，近年来在材料科学领域备受关注。水热法合成碳点作为一种简单、环境友好的制备方法，在纳米科技领域也引发了广泛的关注。本文针对多巴胺的水热合成碳点进行了深入研究和探讨。 首先，通过介绍多巴胺的基本背景和性质，可以了解到多巴胺在生物体内起到多种重要功能，如参与神经递质的合成和调控等。其次，水热合成法作为一种简单、高效且可控的碳纳米材料制备方法，近年来受到越来越多研究者的青睐。该方法利用水热条件下的热解和聚合反应，可以制备出具有特定形状、尺寸和性能的碳点。最后，碳点作为一种新型的碳纳米材料，具有广泛的应用前景。碳点具有优异的荧光性能、电化学性质和生物相容性，可用于生物成像、传感器、光电器件等方面的应用。

综上所述，本文将重点研究多巴胺的水热合成碳点，探讨其制备方法、性质和应用。通过深入研究多巴胺水热合成碳点的优势和未来发展方向，有助于进一步拓展碳点的应用领域，丰富碳纳米材料研究的内容，推动相关科学技术的发展。 1.2 文章结构 文章结构是指文章整体的组织和布局方式，它可以帮助读者更好地理解和理解文章的内容。本文主要分为引言、正文和结论三个部分。 引言部分主要是对多巴胺水热合成碳点这个主题进行概述，引起读者对这个话题的兴趣，并阐明文章的研究目的和意义。在引言中，我们将简要介绍多巴胺水热合成的背景和重要性，以及碳点的特性和应用的相关背景知识，引出文章的主要内容。 正文部分详细介绍了多巴胺水热合成碳点的方法和过程。首先，我们将介绍多巴胺水热合成的一般步骤和条件。然后，我们将详细介绍多巴胺水热合成碳点的具体方法和操作步骤。在这一部分，我们可以进一步探讨碳点的形貌、结构和物理化学性质，并探讨不同合成条件对碳点性质的影响。此外，我们还可以讨论碳点在光学、催化、生物医学和能源存储等领域的应用。我们可以引用一些相关的研究结果和实验数据来支持我们的观点。 结论部分对全文进行总结和归纳。我们将总结多巴胺水热合成碳点的

碳点制备总结

碳量子点和碳纳米管、石墨烯一样是一种新型碳纳米材料，除了碳材料本身的低毒特性，原材料丰富，生物相容性好之外，碳量子点还有一系列其他的独特的性质，例如：多色荧光性、荧光稳定性、导电性和催化特性等。常用来制备碳量子点的方法分为自上而下和自下而上两种方法，其中自上而下的方法是指大分子碳材料通过一定的物理、化学等方法破碎成小分子的碳纳米颗粒，包括：电解法、酸刻蚀、激光刻蚀和高温热解等方法。而自下而上的方法是指将小分子的碳材料通过一定的化学手段合成团聚成更大分子量的碳纳米颗粒，其中包括：化学合成法、水热法、溶剂热法、等方法。 其中我们主要挑选了几种比较常见的制备碳量子点的方法。自上而下中最长用的是酸刻蚀自然界存在的碳源，或者人工合成出来具有特定结构的碳源，前者是对自然存在的碳源加以利用，后者是为了得到更好的碳结构而处理的。常用酸刻蚀的自然界的碳源包括动物毛发、植物纤维等，例如酸刻蚀人类头发[3]，这类材料最大的特点就是原料丰富，价格低廉，是材料多级利用很好的选择。另外常用碳纤维、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管等结构有序的碳材料[4-8]作为碳点的制备原材料，这类材料可以给碳量子点提供更加规则，具有高度结晶特性的结构。碳量子点一般选择硫酸和硝酸等稳定的浓酸作为溶剂刻蚀碳材料，硝酸和硫酸按体积比3:1的混酸是现在酸刻蚀碳材料制备碳量子点的主要方法。这种方法可以根据不同的需要来调节碳量子点表面的含氧基团，是一种表面改性的很好的方法。但是由于酸的引入很难简单地分离和纯化，这也是限制这种方法发展的主要原因。此外除了酸刻蚀方法外，电化学方法点解石墨棒也得到了很大的发展[1]。将电极两端接上一定的电压电解成碳量子点溶液，这种方法简单，易操作，而且基本不