荧光石墨烯量子点制备及其在细胞成像中的应用

利用电化学方法在碱性条件下电解石墨棒, 通过常温下水合肼还原, 得到5～10 nm的荧光石墨烯量子点(Graphene Quantum Dots, GQDs). 通过透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)对所制备的GQDs进行形貌表征, GQDs的粒子大小均一, 为单层石墨烯. 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、荧光光谱(PL)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、X 射线衍射光谱(XRD)对所制备的GQDs进行性质测定, 发现GQDs可以发出黄色荧光, 量子产率为14%, 毒性低、具有良好的水溶性、荧光稳定性和生物兼容性, 可顺利进入细胞, 在肿瘤细胞的成像研究方面具有广泛的应用前景.     

葡萄糖酸碳量子点的合成及其光学性能的研究

以葡萄糖酸为碳源,采用微波法、热解法和水热溶液法合成了水溶性较好的蓝色荧光碳量子点。用透射电镜(TEM)观察其形貌,荧光光谱(FL)和紫外可见光谱(UV)探究其激发和发射光谱,用时间分辨光谱(TRF)测其荧光寿命值。微波和热解法制备的碳量子点粒径在2.5~7.5 nm之间,激发波长为360 nm,发射波长为450 nm,荧光发射依赖激发波长,有三个荧光寿命,表面状态不均一。水热法制备的碳量子点,粒径在3.0~8.5 nm之间,激发波长为350 nm,发射波长为430 nm,荧光发射不依赖激发波长,只有一个荧光寿命值,表面状态均一。水热法合成的碳量子点荧光量子产率高为6.01%,为进一步研究葡萄糖酸制备碳量子点提供参考。     

川木香水热法一步合成荧光碳量子点及光学性能研究

以中药材川木香原药为碳源，采用水热法一步合成了荧光碳量子点。通过水热法实验条件优化，获得制备荧光碳量子点的最佳实验参数，通过透射电镜(TEM)对荧光碳量子点进行形貌表征，通过X射线光电子能谱分仪(XPS)对荧光碳量子点进行元素组成分析，通过荧光光谱和紫外-可见吸收光谱对荧光碳量子点进行了光学性能研究。结果表明：川木香用量1.00 g,水热反应温度180℃,水热反应时间2.0 h时，制备得到的荧光碳量子点光学性能最佳。荧光碳量子点平均粒径为5 nm,主要含有C元素和O元素，最大激发波长为360 nm,对应的发射波长为420 nm,特征吸收峰为280 nm,量子产率为12.9%。     

氮掺杂石墨烯量子点的激发波长依赖性发光研究

激发波长依赖发光是碳基荧光材料中有趣的光学性质之一,其在不同激发波长下呈现的多彩发光对某些实际应用很重要.本文以氧化石墨烯为碳源,采用酸氧化法制备了尺寸约为3~5nm的少层石墨烯量子点(GQDs),然后将其与乙二胺(EDA)在160℃下进行水热反应,得到了石墨烯边缘氮掺杂的石墨烯量子点(NGQDs).采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)证实了N-GQDs中酰胺键和胺C-N键的形成.GQDs的吸收主要来自C=C的π-π*跃迁(265nm)和C-O相关的n-π*跃迁(340nm),而N-GQDs中出现了C(=O)NHR相关的新能级(386nm).GQDs荧光峰随着激发光波长的移动Δλem/Δλex呈现线性变化,斜率约为0.43,而N-GQDs的Δλ_(em)/Δλ_(ex)出现两段线性变化,激发波长在420nm以后斜率增大到0.78,表明C(=O)NHR相关的荧光偶极子具有更强的激发波长依赖性发光特性.     

一锅合成绿色到近红外发射的CdTe量子点

以3-巯基丙酸(MPA)为稳定剂,采用水相合成法制备了从绿色到近红外发射的CdTe量子点。系统研究了反应液pH值、镉和碲的物质的量之比及镉和3-巯基丙酸的物质的量之比等实验条件对CdTe量子点体系的发射波长和荧光量子产率的影响。在pH值为10.5,且nCd2+∶nTe2-∶nMPA=1∶0.05∶1.1的条件下,回流0.5 h,CdTe量子点体系在569 nm波长处的荧光量子产率达到30.8%;在7 h的回流时间内,制备的量子点的波长覆盖范围为525～730 nm。分别用X射线粉末衍射、透射电镜和红外光谱对CdTe量子点的晶体结构、形貌及表面基团进行表征。     

硫脲修饰法制备高发光性能CdTe量子点

通过巯基水解制备了具有优异荧光特性的碲化镉量子点. 详细研究前驱体镉离子与巯基丙酸(MPA)摩尔比、镉离子浓度等制备条件对大尺寸、高量子产率的亲水性碲化镉量子点光学性能的影响. 在不同的水热生长时间下, 可制备出荧光发射峰位于485-660 nm范围内的不同尺寸的碲化镉水溶性量子点, 荧光发射峰半高宽控制在40-75 nm之间, 量子点的最高量子产率(QY)达到了45%. 并利用硫脲缓慢水解和光解释放自由硫离子, 修饰碲化镉表面, 检测修饰后的量子点在12天内光学性能的变化情况. 通过考察硫脲用量对量子点修饰效果, 发现当n(CdTe)/n(thiourea)=1:4(量子点浓度以镉离子浓度计)时, 硫脲对发射峰为505 nm的碲化镉量子点修饰效果最为理想, 量子点荧光强度加强了5倍, 量子产率达到68.3%.     

水溶性CdTe量子点的合成及影响因素研究

本文以巯基乙酸(TGA)为稳定剂,在水相中合成了高荧光CdTe量子点.其荧光发射波长在507 ～ 628nm范围内可调,最窄半峰宽37 nm,粒径约3.4nm,量子产率达42.1％.本实验在固定前躯体配比不变的情况下,考察了前躯体中镉离子的浓度、pH及回流时间对CdTe生长的影响.并用透射电子显微镜(TEM),荧光分光光度计(FS),X射线衍射仪(XRD)等手段对制备的量子点进行了表征.结果表明:CdTe量子点的尺寸随回流时间而增长;反应的pH对量子点的荧光强度有显著影响;镉离子的浓度越大,量子点的生长速度越快,荧光强度却随之降低.     

氮硫共掺杂碳量子点对胃液pH值的精确检测

以水杨酸和硫脲为原料, 通过水热法一步合成水溶性好、 稳定性强、 量子产率高(36.23%)、 呈蓝光的氮硫共掺杂碳量子点(N,S-CQDs). 在302 nm波长激发下, N,S-CQDs在发射波长409 nm处的荧光强度与pH值(在2.01~5.11范围内)线性关系良好, 相关系数为0.9931, 可原位、 实时检测胃液内pH值在Δ0.01范围内的变化. 可用于胃癌早期诊断和新生儿健康防护. 400 μg/mL N,S-CQDs孵育铜绿微囊藻细胞48 h, 存活率82.8%, 其可作为人体胃细胞荧光探针, 经人体排泄进入水环境, 对淡水浮游生物毒性低, 环境友好.     

基于量子点的荧光共振能量转移

研究了具有相反电荷的两种量子点间的荧光共振能量转移.分别以巯基乙酸(TGA)和十六烷基三甲基溴化胺(CTMAB)修饰发射绿色和红色荧光的CdSe/ZnS量子点,使其由油溶性变为水溶性,且表面带相反的电荷,并对修饰后的水相量子点进行琼脂糖凝胶电泳、荧光成像、量子产率等系列表征.对两种量子点间的荧光共振能量转移现象进行研究.结果表明: 在激发波长为400 nm时,两种量子点在磷酸盐缓冲溶液(pH 7.5)中具有较好的荧光共振能量转移效率(猝灭效率0.54,增强效率0.27).     

异原子掺杂石墨烯量子点的制备、性能及应用

发光石墨烯量子点(graphene quantum dots,GQDs)的良好理化性能引起许多领域研究人员的关注,但其荧光量子产率不高、活性位点相对较少、选择性较差等缺陷限制了它在分析传感领域的应用。异原子掺杂GQDs可以在一定程度上解决这些问题。本文介绍了异原子掺杂GQDs的制备方法、理化性质和应用情况,并对异原子掺杂GQDs的发展和应用前景进行分析和展望。     

石墨烯量子点荧光探针对碱性磷酸酶活性的高效检测

基于苯醌类物质静态猝灭石墨烯量子点(GQDs)荧光的特性, 构建了一种利用GQDs荧光探针实时、 高效检测碱性磷酸酶(ALP)活性的新方法. 过氧化氢在辣根过氧化物酶催化作用下产生羟基自由基并将邻苯二酚氧化成邻苯醌, 导致GQDs的荧光猝灭. ALP催化抗坏血酸-2-磷酸反应生成抗坏血酸, 具有较强还原性的抗坏血酸能清除溶液中的过氧化氢和羟基自由基, 抑制邻苯醌的产生, 使GQDs的荧光猝灭效果减弱. 随着ALP活性的增大, GQDs在440 nm处的荧光强度不断增强, 由此建立了一种高效检测ALP活性的新方法. 在最佳实验条件下, 该GQDs荧光探针对ALP活性的检出限为0.084 U/L. 将此方法成功用于人血清中ALP活性的检测, 为与ALP相关疾病的诊断与治疗提供了理论基础.     

枫树叶荧光碳量子点的合成及其传感性能研究

以枫树叶为原料,硼氢化钠为还原剂,利用水热法合成了一种新型的荧光碳量子点CQDs-fsy。利用XRD,TEM和FT-IR对碳量子点的结构进行了表征,利用紫外和荧光光谱仪研究了该碳量子点的光学性质,该荧光碳点的荧光量子产率为5.60%,最大激发波长为348nm,最大发射波长为428 nm。该碳点具有规则的球形分散结构;平均粒径为5~10 nm;表面富含羧基,氨基和羟基官能团;该碳点在水溶液中对Hg~(2+)具有专一识别能力,线性范围为5.00×10~(-7)~1.55×10~(-5)mol/L,线性方程为y=-10.37 x+337.24,R~2=0.996,检出限为2.01×10~(-8)mol/L。     

第二近红外窗口荧光Ag2Te量子点的合成

以巯基辛烷为表面配体, 通过调控Ag前体和Te前体的比例, 制备了第二近红外窗口荧光Ag₂Te量子点. 采用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射光谱(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 紫外-可见-近红外吸收光谱和荧光光谱等对产物进行了表征. 结果表明, 制得了粒径均一、 分散性好的油溶性Ag₂Te量子点, 其最大荧光发射波长位于1320 nm, 荧光量子产率高达4.2%.     

生物相容的高荧光CdTe量子点的合成和表征

用硫普罗宁(tiopronin,TP)作为稳定剂,在水相中合成了荧光发射波长可调的高荧光CdTe量子点。本文详细地研究了稳定剂与Cd之比和pH值等实验条件对CdTe纳米粒子体系的荧光量子产率的影响。在pH=11.3回流2 h,纳米粒子体系在537 nm波长处的荧光量子产率达到了66%。通过控制实验条件,合成了各种尺寸的CdTe量子点,荧光发射光谱在504~602 nm范围连续可调。分别用X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外吸收光谱(FTIR)表征了CdTe粒子的分散性、形貌和晶型。溶血实验显示,这些由硫普罗宁稳定的CdTe量子点几乎不发生溶血作用(溶血率低于5%),具有良好的生物相容性。     

高质量CdSe量子点的水相制备与表征

以巯基丁二酸为稳定剂, 亚硒酸钠为硒源, 制备了高质量水溶性CdSe量子点. 研究了反应时间、 镉与硒的摩尔比及镉与巯基丁二酸的摩尔比等实验条件对CdSe量子点光谱性能的影响. 分别用紫外-可见光谱、 荧光光谱、 X射线粉末衍射和透射电子显微镜等对量子点进行表征. 结果表明, 采用这种方法制得的CdSe量子点为立方晶型, 量子点的荧光发射峰在518～562 nm范围内连续可调, 并且发射峰的半峰宽始终保持在35 nm左右, 荧光量子产率可达21%.     

水溶性近红外Ⅱ区荧光Ag2Te量子点的合成

量子点具有独特的光学性质, 在生物医学领域有着广泛的应用. Ag₂Te作为Ⅰ-Ⅵ族量子点中的一员, 因具有生物毒性小和带隙窄等优势而备受关注, 但是目前直接合成水溶性Ag₂Te量子点的方法较少, 而且可调节的荧光发射波长范围有限. 本文提出了一种合成荧光发射波长位于近红外Ⅱ区窗口的水溶性Ag₂Te量子点的新方法. 该方法以硝酸银为银前体, N-乙酰-L-半胱氨酸为配体, 碲前体利用硼氢化钠还原亚碲酸钠得到, 反应条件温和(室温、 大气氛围)且不涉及有毒的有机试剂, 绿色环保. 通过进一步的阳离子处理钝化其表面缺陷, 可以得到尺寸均一的超小粒径水溶性Ag₂Te量子点, 量子点的荧光发射波长为1160 nm, 量子产率为8.0% (以IR26染料为参照). 该方法所合成的Ag₂Te量子点具有良好的生物相容性, 注入小鼠体内后能观察到明显的近红外荧光, 具有进一步生物应用的潜力.     

多色量子点表面等离子体耦合荧光发射性质

以巯基小分子为配体水相合成CdTe量子点, 通过调节回流时间调控其粒径大小. 由于量子点的宽谱激发特性, 在蓝光(473 nm)或绿光(532 nm)条件下, 纳米金属薄膜表面不同发射波长的CdTe量子点均可被激发而与金属表面等离子体发生耦合相互作用, 从而在棱镜一侧发出高度定向的偏振荧光, 其荧光特性与样品厚度密切相关. 表面等离子体耦合荧光发射法(SPCE)具有波长分辨性质, 不同颜色的量子点在不同角度定向发射, 发射波长越长, 角度越小. 720 nm和630 nm量子点的自由空间发射荧光光谱呈现交叠, 然而, 基于SPCE的波长分辨性质, 我们通过改变检测角度避开光谱重叠, 在棱镜一侧的43o和51o处分别得到了两种量子点的SPCE荧光单峰. 量子点是SPCE在多通路、高通量检测应用中荧光物种的理想选择.     

CdTe量子点在液体石蜡体系的制备

选用液体石蜡作为高温反应溶剂, 油酸和TOP(三正辛基膦)分别作为镉源和碲源的溶剂兼配体, 利用高温热解法一步合成了高质量的CdTe量子点. 借助紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱、透射电子显微镜及X射线粉末衍射等分析手段对产物的性能进行表征. 结果表明, 反应的温度、反应时间、溶液的浓度、配体的数量均对量子点的生长过程和光学性质有明显影响. 利用这种方法制得的CdTe量子点均为立方闪锌矿结构, 粒径范围为3~7 nm, 最大发射波长在570~720 nm范围内连续可调, 荧光量子产率最高达到65%, 并且具有良好的热稳定性.     

柠檬酸稳定的水溶性CdSe和CdSe/CdS量子点的荧光特性

用柠檬酸(citrate)作为稳定剂合成了尺寸分布集中、荧光性质良好的水溶性CdSe量子点。通过调节合成温度可以调控CdSe量子点的尺寸及相应的最大荧光发射波长。当温度由20 ℃增加到95 ℃时,合成的CdSe量子点的平均尺寸由2.0 nm增加到3.2 nm,相应的荧光发射峰由500 nm红移到570 nm,展现出明显的量子尺寸效应。进一步制备了CdSe/CdS核壳量子点,其荧光量子产率比CdSe增加了5～10倍。系统地研究了S/Se物质的量的比对CdSe/CdS量子点荧光特性的影响,通过XPS证实了CdSe/CdS量子点中CdS壳层的存在。利用红外光谱和核磁共振波谱表征了柠檬酸分子中的羧基和羟基氧原子与CdSe量子点表面的Cd离子的配位作用,进而揭示了柠檬酸分子对水溶性CdSe量子点溶液的稳定作用。     

以油胺-硒化氢复合物为前体的脂溶性量子点的制备

报道了一种以油胺-硒化氢复合物为前体的脂溶性CdSe量子点的制备方法. 将新制备的H2Se气体通入到油胺中, 得到油胺-硒化氢复合物, 以此复合物作为前体, 采用溶剂热合成法制备了CdSe量子点, 并采用荧光光谱、电镜以及X射线衍射对其进行了表征. 结果表明, CdSe量子点为立方晶型, 荧光半峰宽较窄(25~40 nm), 荧光量子产率可达23%, 并且荧光发射光谱从480到610 nm连续可调. 该方法无须使用三烷基膦, 是一种价廉环保的量子点制备方法.