新型荧光氮掺杂碳量子点的合成、表征及应用

摘要

碳量子点是一种准球形的纳米颗粒，颗粒尺寸一般在10nm以下。碳量子点因其具有优良的光学性质、好的水溶性、良好的生物相容性和低的毒性，而成为半导体量子点的一种良好替代品。它的出现使得荧光纳米材料的研究进入了一个新的阶段。本文主要从以下几方面对碳量子点进行研究:
　　1.以羊毛为原材料，采用热解-微波的方法合成了蓝色荧光氮掺杂碳量子点。合成的氮掺杂碳量子点表现出优异的性质，其中包括高的荧光量子产率(22.5％)、良好的生物相容性、低的毒性和稳定的光学性质。基于这些优良的性质，制备的氮掺杂碳量子点已经被用于多色细胞成像、图案制作和生物传感。激光共聚焦荧光显微成像表明它们可以用于多色细胞成像。该碳量子点也能用作荧光墨水绘制荧光图案，在防伪和光电方面表现出了潜在的应用价值。另外，基于该碳量子点在水溶液中对Fe3+的高灵敏度和选择性，还可将其用于检测细胞内Fe3+的浓度。
　　2.以乌龙茶为碳源，采用一步水热法合成了绿色荧光氮掺杂碳量子点。合成的氮掺杂碳量子点在470nm激发下，发射出明亮的绿色荧光。该碳量子点可用于细胞内Cu2+成像和纸基条中Cu2+传感。人肝癌(HepG2)细胞的激光共聚焦荧光成像显示该碳量子点可以用于可视化观察活细胞内Cu2+的浓度变化。另外还可以将该碳量子点用于制作纸基传感条来方便地检测Cu2+。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 量子点概述

1．2 碳量子点概述

1．3 碳量子点的制备

1．3．1 自上而下法

1．3．2 自下而上法

1．4 碳量子点的掺杂

1．4．2 P-掺杂

1．4．5 共掺杂

1．4．6 其他原子掺杂

1．5 碳量子点的性质

1．5．1 碳量子点的光谱性质

1．5．2 生物毒性和相容性

1．5．3 碳量子点的电学性质

1．6 碳量子点的应用

1．6．1 生物成像

1．6．2 药物和基因传递以及治疗

1．6．3 化学和生物传感

1．6．4 温度传感

1．6．5 光催化应用

1．6．6 其他应用

1．7 论文选题背景、研究内容以及创新性

1．7．1 选题背景

1．7．2 研究内容

1．7．3 创新性

第二章 实验部分

2．1 实验试剂

2．2 实验仪器

2．2．1 制备仪器

2．2．2 碳量子点表征仪器

第三章 羊毛基的高荧光氮掺杂碳量子点的合成及其在细胞成像、图案制作和生物传感中的应用

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 N-CDs的制备及其荧光增强

3．2．2 碳量子点的荧光量子产率测定

3．2．3 MTT实验

3．2．5 图案制作

3．2．6 Fe3+的荧光检测

3．2．7 Fe3+的生物传感

3．3 结果与讨论

3．3．1 N-CDs的制备和荧光增强

3．3．2 N-CDs的表征

3．3．3 N-CDs的应用

3．4 结论

第四章 绿色荧光氮掺杂碳量子点的制备及其在生物成像和纸基传感中的应用

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．2 N-CDs的荧光量子产率测定

4．2．3 Cu2+的荧光检测

4．2．4 细胞成像

4．2．5 N-CDs浸染的纸基条的制备和金属离子的检测

4．3 结果与讨论

4．3．2 N-CDs的表征

4．3．3 N-CDs的应用

4．4 结论

第五章 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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