天然原料绿色合成杂化碳量子点的性能及其功能化应用

摘要

碳量子点作为碳纳米材料家族中的一员，碳量子点具有传统的碳纳米材料的优点，例如:颗粒尺寸小、比表面积大、化学惰性大、毒性小等，同时碳量子点还具备了其独有的优点，与各种金属量子点类似，碳量子点在光照下可以发出明亮的光，而且相较于传统的半导体量子点，碳量子点化学稳定性高，无光漂白和光眨眼，在生物成像、生物标记等方面是良好的替代物。本文的主要内容如下: 使用来源广泛，绿色环保，廉价易得的海带作为天然的碳源，通过水热合成的方法制备了水溶性好，荧光性能优秀以及生物相容性出色的杂化碳量子点。通过拉曼光谱与红外光谱证明了碳量子点的水溶性良好。通过X射线吸收光谱分析碳量子点的元素组成和结构特性。通过紫外可见吸收光谱和荧光光谱来证明碳量子点的光学性能荧光特性进行表征。通过TEM分析对碳量子的表面尺寸进行表征。 通过对上述得到的杂化碳量子点进行细胞毒性实验，证明碳量子点的低生物毒性。通过激光扫描共聚焦显微镜使用杂化碳量子点对细胞进行成像，探究碳量子点在细胞内的分布。通过在碳点浸泡条件下的斑马鱼卵孵化率进行分析，证明碳量子点对生物整体发育的影响。通过荧光共聚焦显微镜观察上述斑马鱼，了解碳量子点在生物体内的成像，探讨碳量子点运用于生物成像的潜力。 通过进一步的水热合成方式，制备Fe3O4/杂化碳量子点磁性纳米复合材料，对该量子点进行红外光谱证明合成的碳量子点水溶性良好，通过X射线吸收光谱来分析碳量子点的元素组成和结构特性，通过荧光光谱来证明碳量子点的光学性能，并对荧光特性进行表征，通过磁回滞曲线探究复合材料在核磁共振成像方面的应用潜力。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1纳米碳量子点概述

1．2碳量子点的制备

1．2．1电弧放电法

1．2．2激光刻蚀法

1．2．3电化学氧化法

1．2．4化学氧化法

1．2．5水热分解法

1．2．6微波法

1．2．7燃烧法

1．2．8热解法

1．2．9模板法

1．2．10水热合成法

1．3碳量子点的结构与性质

1．3．1碳量子的结构特性

1．3．2碳量子点的光致发光机制

1．3．2碳量子点的光稳定性

1．3．3碳量子点的上转换光致发光性

1．3．4碳量子点的生物相容性和毒性

1．4碳量子点的应用

1．4．1碳量子点作为金属离子探针

1．4．2碳量子点用于光催化

1．4．3碳量子点用于生物成像

1．5本论文的主要内容

2材料结构表征

2．4紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)

2．5荧光光谱

2．6拉曼光谱

2．7细胞活性测试

2．8激光扫描共聚焦荧光显微镜

2．8磁回滞曲线测试

3杂化荧光碳量子点的制备

3．1引言

3．2实验试剂及仪器

3．2．1实验试剂

3．2．2实验仪器设备

3．3杂化荧光碳量子点制备

3．3．1杂化荧光碳量子点的制备

3．4结果与讨论

3．4．2 C／TiO2复合纳米材料的TEM图分析

3．4．2杂化荧光碳量子点的拉曼谱图分析

3．4．3杂化荧光碳量子点的XPS谱图分析

3．4．5杂化荧光碳量子点的紫外-可见光谱分析

3．4．6杂化荧光碳量子点的荧光光谱分析

3．5本章小结

4杂化碳量子点的生物实验

4．1引言

4．2实验试剂及仪器

4．2．1实验试剂

4．2．2实验仪器设备

4．3杂化碳量子点的细胞毒性实验

4．4杂化碳量子点的细胞成像实验

4．5杂化碳量子点的斑马鱼成像实验

4．5．1斑马鱼胚胎培养

4．5．2杂化碳量子的生物成像

4．6本章小结

5 Fe3O4／杂化碳量子点的制备及表征

5．1引言

5．2实验试剂及仪器

5．2．1实验试剂

5．2．2实验仪器设备

5．3Fe3O4／杂化碳量子点复合材料的制备

5．4结果与讨论

5．4．1 Fe3O4／杂化碳量子点复合材料的XPS谱图分析

5．4．3 Fe3O4／杂化碳量子点复合材料的荧光光谱图分析

5．4．4 Fe3O4／杂化碳量子点复合材料的红外谱图分析

5．4．5 Fe3O4／杂化碳量子点复合材料的磁回滞曲线分析

5．5本章小结

6结论与展望

6．1结论

6．2本文创新点

6．3本课题发展趋势

致谢

参考文献

附录