生物质基近红外碳点的制备及其在钯离子和有机磷检测中的应用研究

作     者：屈雲霆 

作者单位：广西民族大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杜方凯

授予年度：2022年

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 0817[工学-化学工程与技术] 0804[工学-仪器科学与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

主      题：生物质 荧光 近红外 碳点 钯离子 有机磷 

摘      要：近年来,随着电子产品的大量废弃、农药的过度使用,使得人们对食品安全、饮水质量的关注度日益增加,对环境中钯离子和农药的检测越发重视。荧光检测技术以其选择性好、操作简单、灵敏度高、响应时间短等突出优点,在各种检测方法中脱颖而出。碳点作为一种新型的碳纳米材料,以其独特的光学特性、良好的生物相容性,在荧光检测技术中占据重要地位。近年来,基于绿色天然的生物质原料制备的碳点既具有卓越的荧光特性和生物相容性,又符合绿色合成、双碳环保要求,在构建荧光传感器用于分析检测方面成为研究热点。但是,目前大部分基于生物质原料制备的碳点的发射波长在蓝绿光区域,在生物成像方面存在背景干扰等缺点,影响了生物质碳点的应用。近红外发射波长具有较强的穿透深度,受自体背景干扰小等优点,在生物成像领域有着无法比拟的优势。因此,本论文以多种植物叶片为碳源,采用一步溶剂热法,优化合成工艺,制备性能优异的近红外碳点,在此基础上通过功能化修饰,组装构建两种荧光传感器,分别用于钯离子（II）和有机磷农药的荧光检测,主要研究内容如下:1、以广西存量丰富的五种成本低廉、绿色环保的植物叶片,丙酮为溶剂,利用简单的溶剂热法制备出性能优异的近红外荧光碳点。荧光强度和量子产率做考察指标,筛选出性能较佳的近红外碳点。通过正交试验设计,优化白玉兰叶制备碳点的工艺流程,对比筛选出最佳反应条件:反应溶剂为丙酮,反应温度为90℃,反应时间为7 h。得出反应温度和时间通过影响碳化程度来间接影响荧光性能。2、深入研究白玉兰叶制备的近红外碳点,对其进行功能化修饰,制备出水溶性的纳米探针,用于钯离子（II）生物成像与灵敏检测。通过静态猝灭机理,在0～200μM范围内被钯离子（II）高选择性猝灭,检出限低至85.3n M,该探针表现出高稳定性、长发射、窄半峰宽（FWHM）等优势,可应用于实际水样检测。另外,探针表现出优异的细胞相容性和低细胞毒性,可用于可视化人肝癌细胞Li-7中钯离子（II）,为检测钯离子（II）相关疾病的病理研究提供了潜在的应用。3、基于二氧化锰纳米片的类氧化酶活性,有效的氧化邻苯二胺产生荧光物质,与近红外碳点复合构建比率型荧光传感器,实现对有机磷农药的分析检测。基于近红外碳点的参比,该荧光传感器可以减少背景的干扰和实验误差,实现高选择性、高灵敏度的检测,检出限低至4.3 n M,可用于实际水样分析。