2019年5期 电子期刊

碳纳米点（碳点）是一种新型的纳米发光材料,具有优异的发光性能、良好的生物相容性、低毒性、水溶性好和表面易功能化等特性,在光电器件、生物成像、光热治疗等领域展现了潜在应用价值。然而,合成碳点的前驱体材料多种多样,合成方法各有不同,导致其发光机理复杂多样。本文主要针对使用柠檬酸作为碳源、尿素或氨水作为氮源,采用微波和溶剂热的合成方法制备的氮掺杂碳点,探索碳点的发光机理和抑制碳点聚集诱导荧光猝灭的方法,并进一步研究碳点在固态照明、可见光光通讯、生物成像和光热治疗等领域的应用前景。     

氮掺杂碳点的合成与应用

碳纳米点(碳点)是一种新型的纳米发光材料,具有优异的发光性能、良好的生物相容性、低毒性、水溶性好和表面易功能化等特性,在光电器件、生物成像、光热治疗等领域展现了潜在应用价值。然而,合成碳点的前驱体材料多种多样,合成方法各有不同,导致其发光机理复杂多样。本文主要针对使用柠檬酸作为碳源、尿素或氨水作为氮源,采用微波和溶剂热的合成方法制备的氮掺杂碳点,探索碳点的发光机理和抑制碳点聚集诱导荧光猝灭的方法,并进一步研究碳点在固态照明、可见光光通讯、生物成像和光热治疗等领域的应用前景。     

荧光碳点的制备、发光机理及应用

碳点合成原料来源广泛,发光性能可调,生物相容性良好,在生物成像、离子检测、发光材料等领域具有巨大的应用潜力。本文综述了碳点的制备方法、发光原理以及应用,重点介绍了碳点的制备方法,总结了近年来碳点在催化、生物成像等领域的最新进展;指出未来研究中需要进一步对碳点的合成进行优化,深入探究碳点的发光机理;制备发光波长可调、尺寸可调的碳点,对其在发光器件、生物成像、传感等领域的应用具有重要意义。     

发光碳纳米点的带隙调控及应用

碳点作为一种新型的碳基荧光纳米粒子由于其可调谐发光、高光稳定性、生物相容性和低成本等独特优势而引起了很多关注。在过去的十几年中,碳点的制备和应用取得了巨大进展。然而,由于前体和合成方法的多样性,碳点的光致发光机理具有很大争议。现在人们普遍认为,碳点的光致发光源于电子在带隙的跃迁,并将荧光起源分别归结为碳核跃迁(π-π~*)、表面态跃迁(n-π~*)以及分子荧光团等。本文总结了碳点发光起源的几种可能和机制,分别讨论了通过调控碳点粒径以及进行表面工程处理的方法来实现碳纳米点带隙可调控的高效发光。介绍了通过表面工程、元素掺杂等手段提升碳纳米点光致发光量子产率及其在光电器件、信息存储、生物成像、光热治疗以及光动力治疗中的应用。     

氮掺杂发光碳纳米点的研究探索

采用微波法制备了氮掺杂碳纳米点。通过调控碳纳米点中氮元素的掺杂含量和表面的化学环境,实现了对碳纳米点发光特性的调控。在此基础上,可实现完全基于氮掺杂碳纳米点的荧光墨水、比率型荧光探针及光泵浦激光。研究目的在于探索氮掺杂碳纳米点的发光机理,揭示影响碳纳米点荧光量子效率的因素及其在生物成像、传感、防伪、信息存储、激光等领域的应用。     

荧光碳点在指纹检测中的应用

碳点是一类尺寸在1～10 nm、以碳为主要元素的纳米粒子,因其合成原料广泛、生物安全性高、荧光信号强、光学性质稳定等众多优点在荧光分析检测领域展现出美好的前景。潜指纹是人的手指分泌物留在固体接触面上靠肉眼难以分辨的痕迹,需要经过物理化学处理来增强成像的效果。把荧光碳点应用于潜指纹的增强成像充分发挥了碳点自身的优势,最近几年的研究已经取得一系列进展。本文介绍了潜指纹常见的显现方法,综述了碳点的合成制备、发光机理、在潜指纹检测中的应用、成像机制和功效比较,展望了碳点在潜指纹检测中的不足之处和未来发展方向,为相关领域的研究工作提供了重要的参考。     

银/碳点复合纳米粒子的构筑及其SERS研究

碳点(CDs)作为一种新型的量子点,具有优良的发光性质,生物相容性和低毒性,以及易于化学修饰与功能集成性等优点。在光催化,光电器件,环境检测和生物成像领域有着广泛的应用[1]。碳点经常被直接使用,但最近其复合纳米粒子的研究受到越来越多关注,尤其与金属纳米粒子的复合不仅能保持两者各自本体的性质,而且具有协同作用带来的新功能。本文主要介绍了碳点作为还原剂直接还原硝酸银合成具有核壳结构的银/碳点纳米粒子,使碳点的荧光得以猝灭,得到碳点的D band和G band本征拉曼峰。然后以对巯基苯胺(PATP)为探针分子,研究了此核壳纳米粒子在溶液中的SERS性能,结果表明合成的Ag/CDs核壳纳米粒子具有稳定性好,检测限低等优点。另外Ag/CDs还具有良好的催化性能,可催化氧化TMB与催化还原PNTP,我们用SERS技术监测了整个催化过程,得到了被催化分子的变化信息,为其SERS定量与定性分析提供理论依据,扩展了碳点在SERS以及光催化领域的发展。     

基于一步水热合成荧光碳点的水样中亚硝酸根离子的检测研究

碳基荧光纳米点是一类新型的碳纳米材料,由于具有低毒性、生物兼容性优异、成本低、原料丰富等特点,而被广泛的应用于生物标记、荧光分析、防伪等多方面并具有巨大的应用前景。亚硝酸盐可导致人类高铁血红蛋白血症,有潜在的致癌性。通过盐酸多巴胺、邻苯二胺为原料一步水热法制备,提纯分离后得到目标产物——荧光发射波长为535 nm的黄绿色碳点。实验结果表明,该碳点溶液对亚硝酸根离子具有特异性响应,碳点的荧光被turn-off,检测范围为0～12μg·mL^-1,检出限为0.116 6μg·mL^-1(S/N=3,n=3)。此外,通过三种水样加标实验,回收率在93.9%～97.2%之间(RSD范围为0.03%～0.29%,n=3)。该荧光碳点合成方法快速简便,在污染物检测尤其是有毒亚硝酸盐污染物检测中有着较大的应用潜力,可作为水源地监测的重要补充手段。     

荧光碳量子点的制备与生物医学应用研究进展

碳量子点是一类具有优异的荧光性能和高生物相容性的纳米材料,在很多领域有广泛的应用,是目前研究的热点材料。本文介绍了碳量子点不同的合成方法,以及碳量子点的荧光、化学发光、电化学发光、类过氧化物酶的活性及毒性等性能的最新研究进展。此外,还对碳量子点在生物传感、生物成像及药物传递等生物医学应用进行了概述。     

应用于生物医疗领域的碳纳米点及其复合物

碳纳米点作为新兴的碳纳米材料,具备制备成本低、尺寸小、低毒、生物相容性高、水溶性好、易修饰、光物理性质独特等诸多优点,在生物医疗领域展现了独有的优势和应用前景。由于具有丰富的表面官能团,碳纳米点可以与靶向配体、医学影像造影剂、核酸、化学药物、光敏剂、光热转换试剂等功能性诊断治疗试剂相互作用形成复合物。目前,碳纳米点及其复合物在医学影像、基因治疗、化学药物治疗、光热、光动力治疗等生物医学诊断治疗领域的应用正在被广泛的开发和报道。这些工作对开发基于碳纳米点的医学诊断治疗试剂及其临床推进具有重要意义,为推进人类重大疾病的个体化、可视化、非入侵式、小损伤的诊断治疗提供一种新的药物体系。本文将关注应用于诊断治疗领域的碳纳米点及其复合物的设计、构建及性能研究,对已报道的基于碳纳米点的诊断治疗试剂在生物医疗领域的研究进展进行总结和讨论。     

一步微波法合成碳点及其荧光性质研究

近年来合成水溶性的荧光碳点受到越来越多研究者的关注。相对于传统的镉基、硅基量子点和有机染料,碳点毒性低,性质稳定,可以进行化学修饰,并且可以和多种有机,无机,生物分子相容,在众多领域中得到广泛应用。以抗坏血酸为原料经过一步微波反应制备了荧光碳点。并通过X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),紫外-可见吸收光谱,荧光光谱,傅里叶红外光谱(FTIR)进行表征。结果显示以抗坏血酸为原料制备的碳点近似球形,大小均匀,分散性良好,无团聚现象,荧光强度大;表面富含羧基和羟基,发射波长依赖于激发波长,并且具有很强的亲水性。在pH 3～11的范围内具有良好的荧光性能。     

碳点在生物医学领域中的应用

碳点作为新兴的碳纳米材料之一,由于具有低细胞毒性、强亲水性、良好的生物相容性、优异的光稳定性、可调的发光和易于修饰等独特的理化特性,在生物医学领域具有广泛的应用前景。本综述主要阐述了碳点在生物成像、药物/染料/蛋白/基因的递送和癌症诊断治疗等方面的应用,并探讨了其在生物医学领域应用的当前挑战和未来前景。     

气相/凝聚炸药爆轰合成的碳包铜纳米颗粒特征

采用凝聚炸药爆轰和气相爆轰分别制备碳包铜纳米颗粒,并利用XRD,Raman和TEM等方法对合成纳米产物进行对比分析。其中凝聚炸药爆轰法以柠檬酸铜干凝胶、油酸和黑索金为原料按照一定比例配成爆炸源,在氮气的保护氛围中引爆；而气相爆轰法以乙酰丙酮铜为原料,分别以H2和O2,H2和空气为爆炸源,在负氧条件下引爆。通过XRD,Raman和TEM分析结果表明,两类爆轰法均可得到分散性良好的碳包覆铜纳米颗粒,碳壳石墨化程度较高。气相爆轰可以合成10 nm以下的纳米晶粒,而凝聚炸药爆轰合成的晶粒尺寸在20~40 nm,且存在较多空壳结构；气相爆轰产物其碳壳尺寸在2~3 nm,凝聚炸药爆轰产物其碳壳尺寸在2~5 nm。     

基于氮掺杂碳点荧光猝灭法检测铜离子

作为一种新型的碳纳米材料,掺杂碳点具有量子产率高、可调的发光范围、良好的水溶性和生物相容性等优点,使其在环境、电子发光、生物成像和细胞标记等领域显示出广泛的应用前景。本课题组以柠檬酸为碳源,谷胱甘肽为氮源,用水热法成功合成了氮掺杂碳点,将其作为荧光探针用于微量铜离子的检测。     

生物质碳量子点的绿色制备及对Cu2+的检测

向日葵作为我国主要的油料作物之一,其秸秆是天然的纤维素材料,具有绿色无毒,成本低廉的优势,是制备生物质碳量子点的理想材料之一。近年来,由于含铜农药和化学肥料的不规范使用,大量含铜污染物被排放导致农田土壤和水环境中的铜含量远高于环境背景值。因此,迫切需要开发出一种选择性好、灵敏性强且对环境友好的Cu²⁺检测方法。碳量子点(CDs)是一种粒径小于10 nm的准球形荧光碳纳米材料,因其表面含有丰富的极性官能团,具有良好的水溶性而被广泛研究。与传统的半导体量子点(CdSe, CdTe)相比,CDs具有合成原料广泛、生物相容性好等优点。主要应用于生物成像、光催化、光电转化以及传感检测等领域。然而目前用于碳化合成CDs的前驱体大多为昂贵的化学品,且合成过程复杂污染环境,限制了CDs的大规模生产与应用。开发出一种生态友好,简单、廉价的CDs合成方法是很有意义的。本研究以废弃的向日葵秸秆为碳源,采用简便的水热法合成生物质碳量子点(S-CDs)作为荧光探针,用于检测识别Cu²⁺。通过对S-CDs的一系列光学性质分析与表征,鉴定出其表面官能团主要包括O—H, N...     

碳点在钠离子电池中的应用

碳点是一类新兴的碳材料,由于其超小的尺寸、丰富的可控表面官能团、良好的生物相容性、无毒性和光致发光等特点,自发现以来得到了广泛研究,逐渐被应用于各种领域。近年来,碳点在新一代电池中的应用受到了广泛关注,针对碳点在钠离子电池电极材料方面的应用优势和存在的挑战,本文以碳点衍生碳材料、碳点对电极材料的表面修饰和形貌调控为脉络,系统总结了碳点在钠离子电池电极材料方面的应用,探讨了碳点在电极材料构筑方面起到的关键作用,分析了碳点在钠离子电池应用中存在的挑战与未来的发展方向。本综述旨在为碳点在新一代储能电池方面的应用研究提供一定的参考和依据。     

pH响应型碳点的荧光机制和生物医学应用

碳点(CDs)作为一种新型的零维碳基纳米材料,由于其优异的荧光性质、良好的生物兼容性、低细胞毒性以及丰富的表面官能团等性质,在荧光传感和生物医学领域具有巨大的应用潜力。特别是针对肿瘤弱酸性的微环境特点,设计pH响应型碳点来实现对肿瘤的特异性治疗将尤为重要。本文对近年来基于pH响应型碳点的研究工作进行了系统的调研,综述了pH响应型碳点的荧光机制及其在pH传感、生物成像及癌症治疗等生物医学领域的应用,并对pH响应型碳点目前面临的主要挑战以及未来发展的方向进行了展望。     

聚合物点:合成方法、性能及光学应用进展EI北大核心CSCD

聚合物点由于具有易调控的光电特性一直备受相关领域研究者们的关注。作为一种新型碳基纳米材料,聚合物点的分类、合成方法及性能仍缺乏较为系统的总结。本篇综述根据聚合物点的结构,将其分为共轭聚合物点和碳化聚合物点,主要围绕两种聚合物点的定义、合成方法及发光机理进行了讨论。此外,本文还对聚合物点近年来的光学应用进行了总结,包括生物成像和荧光标记、药物和基因传递、传感、光电器件、光催化和防伪等。     

聚合物点：合成方法、性能及光学应用进展（英文）

聚合物点由于具有易调控的光电特性一直备受相关领域研究者们的关注。作为一种新型碳基纳米材料,聚合物点的分类、合成方法及性能仍缺乏较为系统的总结。本篇综述根据聚合物点的结构,将其分为共轭聚合物点和碳化聚合物点,主要围绕两种聚合物点的定义、合成方法及发光机理进行了讨论。此外,本文还对聚合物点近年来的光学应用进行了总结,包括生物成像和荧光标记、药物和基因传递、传感、光电器件、光催化和防伪等。     

氮硫共掺杂荧光碳点的光热效应研究

碳点具有合成简单、光学性能良好、生物相容性优异以及制备成本低廉等优点。本工作以柠檬酸为碳源,硫脲为氮源和硫源,用溶剂热法合成了氮硫共掺杂碳点。制备的碳点具有蓝色荧光,且展现出高的光热转换能力,其光热转换效率达40.86%,可同时作为光敏剂和光热剂使用。