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超重力法制备水分散碳化聚合物纳米点及应用性能研究

超重力法制备水分散碳化聚合物纳米点及应用性能研究

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作者：范子瑞北京化工大学

学位级别：硕士

碳化聚合物纳米点（CPDs）是一类荧光纳米材料,因具有优异的生物相容性、良好的稳定性、易修饰等优势在生物医疗、传感、防伪、光学器件等诸多领域展现出广阔的应用前景。目前,关于CPDs的研究更多集中在原料的选取和制备工艺的调整,其... 详细信息

碳化聚合物纳米点（CPDs）是一类荧光纳米材料,因具有优异的生物相容性、良好的稳定性、易修饰等优势在生物医疗、传感、防伪、光学器件等诸多领域展现出广阔的应用前景。目前,关于CPDs的研究更多集中在原料的选取和制备工艺的调整,其制备过程中的能耗、批次稳定性以及反应设备等问题上仍欠缺工业化的考量,因此关于CPDs的研究仍处于实验室阶段。鉴于以上问题,本文遵循在低成本温和条件下高效批量制备CPDs的思路,通过选取廉价、富含官能团且常温易反应的前驱体,利用过程强化装置-旋转填充床（RPB）完成CPDs的制备,并探索CPDs在多领域的应用,以下为主要研究内容及结论:（1）以L-抗坏血酸（AA）为碳源、聚乙烯亚胺（PEI）为氮源,利用搅拌釜反应器（STR）制备氮掺杂CPDs（N-CPDs）,研究了温度、p H、反应时间等工艺参数对N-CPDs结构性能的影响,获得的N-CPDs具有良好水分散性,可发出激发独立的绿色荧光（520 nm）。随后,利用RPB强化制备了N-CPDs,并探究了温度、反应时间、转速（超重力水平）等因素的影响。工艺优化后获得的N-CPDs与传统STR法相比,结构和荧光强度未发生明显变化,但显著加快了反应进程（～80%）,最终N-CPDs具有3.43%的量子产率。（2）以L-半胱氨酸为单一前驱体,在Na OH和H2O2参与下,于RPB中成功制备了具有良好水分散性的氮硫共掺杂碳化聚合物纳米点（NS-CPDs）。NS-CPDs可发出明亮绿色荧光（511 nm）,且具有激发独立性,量子产率达到23.05%。RPB法制备NS-CPDs与STR法相比能够明显缩短反应时间（～63%）,因此RPB有望成为快速批量制备CPDs的通用方法。（3）N-CPDs具有低细胞毒性可用于细胞成像;N-CPDs的荧光可被Cu2+特异性猝灭,据此开发了Cu2+检测荧光探针,检出限为0.78μM;NS-CPDs表现出可观的抗氧化能力,对DPPH的清除率达92%左右。

关键词：碳化聚合物纳米点超重力细胞成像离子传感自由基清除

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