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咖啡酸衍生的黄色和绿色荧光碳纳米点的制备及生物成像研究

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咖啡酸衍生的黄色和绿色荧光碳纳米点的制备及生物成像研究

作者：邓化娟西北农林科技大学

学位级别：硕士

荧光碳纳米点是一种新型的碳基材料,由于碳纳米点具有优良的水溶性,化学惰性,生物相容性,不易光漂白,易于表面功能化和制备简单等诸多优点而受到越来越多人的关注,在生物成像、传感、生物医药、光催化、光电器件方面都展示了潜在的应用... 详细信息

荧光碳纳米点是一种新型的碳基材料,由于碳纳米点具有优良的水溶性,化学惰性,生物相容性,不易光漂白,易于表面功能化和制备简单等诸多优点而受到越来越多人的关注,在生物成像、传感、生物医药、光催化、光电器件方面都展示了潜在的应用价值。尽管已经有很多关于碳纳米点的报道,但是大多数是在蓝光区域有较强的发射,在长波长区域(黄色到红色)的发射很弱。由于生物基质样品的蓝色自发荧光和生物组织易被紫外激发光损伤,限制了碳纳米点的进一步应用。因此,制备一种在较长波长区域激发与发射的碳纳米点是很有必要的。本文的研究内容主要是以咖啡酸为碳前体,通过选择不同的杂原子掺杂来调节碳纳米点的荧光性质,并对实验的制备条件进行了优化,最后得到的咖啡酸与乙二胺为原料的黄色和绿色荧光碳点可以成功应用到生物成像上。本论文的主要研究工作和结论如下:1.选择咖啡酸与甲酰胺、乙二胺、半胱氨酸盐酸盐、尿素等不同杂原子的来源试剂来制备碳纳米点。其中,咖啡酸与半胱氨酸盐酸、尿素和甲酰胺制备的碳纳米点具有较低的量子产率,与乙二胺制备的碳纳米点展现出了较高的量子产率。2.通过调节咖啡酸和乙二胺的摩尔质量比,在摩尔质量比为10:1,5:1,2:1时制备的碳纳米点发蓝色荧光,摩尔质量比为1:1时制备的碳纳米点发黄色荧光,摩尔质量比为1:2,1:5,1:10等制备的碳纳米点发绿色荧光。3.通过条件优化,我们选择咖啡酸和乙二胺的摩尔质量比为1:80和1:1,温度为200°C的反应条件制备出了量子产率高的黄色和绿色荧光碳纳米点,它们表现了较低的细胞毒性,较高的光稳定性,并成功运用到了细胞成像中。

关键词：荧光碳纳米点量子产率细胞毒性成像

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何首乌水热法合成荧光碳点的研究

广州化工 2014年第17期42卷 60-61,70页

作者：张青王坤吴狄李红琼杨欢罗琼李思雨郭开雨重庆市綦江区环境监测站重庆401420 四川文理学院化学与化工学院四川省特色植物开发研究重点实验室四川达州635000

首次以何首乌作为碳源水热法合成了荧光碳纳米点,我们考察了何首乌的用量、反应温度及反应时间对水热法合成过程的影响。实验结果表明,反应釜溶液总体积为30 mL的条件下,何首乌质量为0.5 g时得到的荧光碳点发光效率最高;同时,水热反应... 详细信息

首次以何首乌作为碳源水热法合成了荧光碳纳米点,我们考察了何首乌的用量、反应温度及反应时间对水热法合成过程的影响。实验结果表明,反应釜溶液总体积为30 mL的条件下,何首乌质量为0.5 g时得到的荧光碳点发光效率最高;同时,水热反应温度也不宜过高,反应温度为160℃,反应时间为3 h时得到的荧光碳点发光强度最高。

关键词：何首乌水热法荧光碳纳米点

制备CS-Ca^2+-SAL中空凝胶球及其对碳纳米点的缓释行为

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精细化工 2020年第11期37卷 2301-2307,2319页

作者：翁文婷谢晓兰杨建梅孙丽丹泉州师范学院化工与材料学院福建泉州362000

将海藻酸钠溶液(SAL)滴入壳聚糖-钙(CS-Ca^2+)分散溶液中,海藻酸钠与壳聚糖分子链之间发生物理交联的同时,也与钙离子进行同步交联,可一步制备毫米级壳聚糖-钙-海藻酸钠(CS-Ca^2+-SAL)水凝胶球。通过调控原料用量比例、滴加速度和方式,... 详细信息

将海藻酸钠溶液(SAL)滴入壳聚糖-钙(CS-Ca^2+)分散溶液中,海藻酸钠与壳聚糖分子链之间发生物理交联的同时,也与钙离子进行同步交联,可一步制备毫米级壳聚糖-钙-海藻酸钠(CS-Ca^2+-SAL)水凝胶球。通过调控原料用量比例、滴加速度和方式,成功制备内部中空,球壁均匀,表面致密的凝胶球。以荧光性碳纳米点为标记物,考察凝胶球的溶胀性能和缓释性能。结果表明,凝胶球在中性水溶液中(pH=6.8)12 h溶胀率可达2609%,并能保持完整球形结构。溶胀性能受到pH的影响显著,处于pH=1.2的溶液体系中溶胀率最小,处于pH=6.8溶液环境中溶胀率最大。荧光凝胶球在pH=7.1的Tris-HCl缓冲液中的释放实验结果表明,对碳纳米点的释放模型符合Hixon-crowell溶蚀方程,说明凝胶球的缓释机制以溶蚀为主,扩散为辅。

关键词：海藻酸钠壳聚糖钙离子水凝胶球荧光碳纳米点医药与日化原料

碳纳米点为还原剂的纳米金制备及其催化性能研究

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湖南师范大学自然科学学报 2015年第4期38卷 48-51,62页

作者：杨瑞桥张友玉湖南幼儿师范高等专科学校中国常德415000 湖南师范大学化学化工学院中国长沙410081

采用电化学方法合成了具有还原性的荧光碳纳米点(C-dots),并以此为还原剂制备了金纳米粒子.用透射电镜、紫外-可见光谱和荧光光谱对获得的C-dots和金纳米粒子进行了表征.实验结果表明,采用该方法合成的纳米金显示出良好的催化性能,能催... 详细信息

采用电化学方法合成了具有还原性的荧光碳纳米点(C-dots),并以此为还原剂制备了金纳米粒子.用透射电镜、紫外-可见光谱和荧光光谱对获得的C-dots和金纳米粒子进行了表征.实验结果表明,采用该方法合成的纳米金显示出良好的催化性能,能催化硼氢化钠对硝基酚的还原反应.

关键词：荧光碳纳米点金纳米粒子对硝基酚还原

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聚合物激光诱导制备碳材料的探索研究

聚合物激光诱导制备碳材料的探索研究

作者：许瑞四川大学

学位级别：硕士

碳纳米材料(Carbon Nanomaterials,CNMs)是最受广泛关注、研究和应用的一类合成纳米材料。结构上的多样性为这类材料提供了独特的电学、磁学和光学特性,使其在光电材料、新能源、生物医用及复合材料等领域发挥着重要作用。碳纳米材料主... 详细信息

碳纳米材料(Carbon Nanomaterials,CNMs)是最受广泛关注、研究和应用的一类合成纳米材料。结构上的多样性为这类材料提供了独特的电学、磁学和光学特性,使其在光电材料、新能源、生物医用及复合材料等领域发挥着重要作用。碳纳米材料主要包括富勒烯、碳纳米管、纳米金刚石、石墨烯、碳纳米点、无定形碳等。根据尺寸的不同,这些材料可以分为零维(0-D)纳米颗粒、一维(1-D)纳米管和二维(2-D)层状材料。就目前来说,这些材料的制备方法主要包括水热法裂解、酸裂解、电化学裂解、电弧放电等。这些工艺都比较繁琐,且成本较高,不适用于企业大规模开发,因此亟需一种技术来代替它们。随着科技不断发展,激光技术因其高精度、高能量密度、无毒环保、低成本等特点进入了人们的视线中。激光辐照到聚合物基材会产生强烈的光热效应,引起基材发生物理、化学变化,从而使得材料表面状态发生改变,产生不同的稳定微结构。9.3μm CO激光具有高的能量转换效率和强烈的热效应,与其他类型的激光相比,应用更为广泛。激光产生的瞬时高温高压也为碳材料的生成提供了保证。因此,本论文基于9.3μm CO激光技术,在聚合物材料表面直接生成碳材料。具体内容如下:(1)将聚磷酸铵(APP)、双季戊四醇(DPER)、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)等阻燃剂加入到TPU、ABS、PS、PP、PC等高分子基材中,CO激光直接照射在材料表面制备具有荧光特性的碳纳米点。其中,MCA/MPP、APP/DPER分别以固定比例使用。最终在APP/DPER/TPU、APP/DPER/ABS基材上面发现了荧光性质的新物质。X射线光电子能谱仪(XPS)结果表明,新生成的物质中碳元素含量在80%左右。利用拉曼光谱仪对制备出的物质进行表征,在光谱1000cm-2000cm的位置发现了较大的宽峰,证明了该物质中C元素以无定形碳形式存在,不具备晶格结构。随后利用高分辨透射电子显微镜对制备出的产物的内部结构进行分析,发现新物质呈现球状结构,直径在50-80nm左右,但并未发现典型的晶格条纹结构。综上表明,激光照射到基材表面,制备出了无晶格的荧光碳纳米点。随后,我们利用荧光光谱、紫外吸收光谱探究其荧光特性,推断出自制荧光碳纳米点的荧光机理符合碳核态/分子态理论。(2)采用9.3μm CO激光处理柔性聚酰亚胺(PI)膜、聚醚醚酮(PEEK)膜,瞬时的高温高压使得基材表面诱导出高品质多孔石墨烯。不同的激光参数对膜材料的光热作用有着天壤之别。首先我们寻找出最恰当的激光参数,石墨烯/PI膜的最佳功率为50%、扫描速度为300mm/s、频率为20k Hz;石墨烯/PEEK膜的最佳功率为30%、扫描速度为200mm/s、频率为20k Hz。主要通过拉曼光谱、X射线衍射(XRD)探究石墨烯/膜材料的品质。扫描电子显微镜(SEM)观察到激光诱导石墨烯具有较高的孔隙率。XPS探究石墨烯制备过程中的元素变化情况。热重分析结果表明,激光辐射技术制备的石墨烯具有优异的热稳定性。

关键词：碳纳米材料激光辐射技术荧光碳纳米点多孔石墨烯