掺杂型碳量子点的制备及其在重金属离子检测中的应用

碳量子点(CQDs)具有独特的荧光性质、制备原料来源广泛、合成过程绿色简便、水溶性和生物相容性良好等优点,因而受到广泛关注。CQDs与特定的重金属离子结合后,荧光强度会出现不同程度的增强或减弱,基于此可实现重金属离子的荧光检测。然而,传统的CQDs受限于自身荧光强度不高以及在重金属离子检测中的灵敏度与选择性较差等不足,应用效果并不理想。对CQDs进行杂原子掺杂可调节CQDs中碳原子的电荷密度和自旋密度,提供更多的活性位点,丰富CQDs的能级结构,从而提升其荧光强度。此外,杂原子掺杂可为CQDs引入丰富的官能团,构建易与重金属离子结合的功能界面,从而提高荧光检测的灵敏度。本文综述了近年来氮、硫、磷、锌和铜等原子掺杂CQDs的制备及在重金属离子检测中的研究进展,分析了原子掺杂对CQDs荧光检测性能的影响、原子掺杂CQDs的检测机理、检测应用效果,并展望了其未来的发展方向。     

基于氮磷共掺杂碳点的荧光探针检测汞离子

以柠檬酸为碳源、磷酸氢二铵为氮源和磷源,采用微波加热法成功合成了氮磷共掺杂碳点(NPCDs),利用透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线衍射能谱(XRD)、傅利叶红外吸收光谱(FT-IR)、紫外吸收光谱和荧光光谱等手段对氮磷共掺杂碳点的结构进行了表征,量子产率为33%。随着汞离子(Hg~(2+))浓度的增加,NPCDs的荧光被逐渐猝灭,基于此构建了检测汞离子的NPCDs荧光探针。探讨了氮磷共掺杂碳点的浓度、溶液pH值和反应时间对NPCDs–Hg~(2+)系荧光强度的影响。在优化的实验条件下,汞离子浓度在0.1μM～30.0μM范围内与NPCDs的相对荧光强度呈良好的线性关系,检出限为9.9 nM。同时初步探讨了Hg~(2+)使NPCDs荧光猝灭的机理。将构建的NPCDs荧光探针应用于环境水样中汞离子的检测,结果满意。     

基于氮掺杂碳点的荧光增强简便、快速而准确地检测环丙沙星

以苹果酸为碳源,磷酸铵提供氮源,采用固态热解法一步合成一种水溶性的、氮掺杂的蓝色荧光碳点(N-CDs)。 所得到的碳点荧光量子产率高达20.7%,形貌近似球形,平均粒径约为3.3 nm。 基于环丙沙星(CIP)对碳点的荧光增强作用,建立了一种CIP的定量检测方法。 最佳实验参数为:碳点浓度为7.5 μg/mL,pH值为5.9,孵化时间为5 min。 在此实验条件下,碳点的荧光强度增加值(ΔF)和CIP的浓度在0.39~40.00 μmol/L范围内呈良好的线性关系,方法的检出限为0.12 μmol/L,相对标准偏差(n=5)为4.2%。 干扰实验结果指出,除了铜离子具有明显的影响外,其它共存物质的干扰可以忽略不计,而铜离子的干扰可通过加入草酸铵来掩蔽。 最后利用所构建的荧光传感器对实际样品中CIP进行检测,回收率在93%~107%之间。 本研究为CIP定量分析提供了一种简单、快速、灵敏度高、选择性好而有效的测定方法。     

碳点的功能化及其在食品安全领域的应用

作为新型的传感材料,碳点在过去10年中受到了广泛的关注。由于制备方法相对单一,未经功能化碳点的表面有效传感作用位点的种类受到了限制（多为羧基、羟基、醛基等含氧官能团）,导致其选择性和灵敏度不佳。因此,功能化在开发碳点传感器中扮演了重要的角色。碳点的功能化主要分为两大类：掺杂改性及表面修饰。掺杂改性是在碳点的骨架结构中引入新的元素,一方面能够实现碳点的光学改性,另一方面也可以在其表面形成新的作用位点用于传感。表面修饰是在碳点表面原有结构的基础上,通过共价或非共价的形式与其他功能结构相结合,从而拓展碳点的选择性并提升其灵敏度。本文对近8年来碳点功能化及其在食品安全检测领域应用的相关研究进展进行了系统性的梳理,为开发基于功能化碳点的食品快检设备提供一些新的思路。     

钠离子电池碳负极材料的研究进展

钠离子电池具有资源丰富和成本低等优势,在大规模储能领域受到广泛的关注.开发具有高比容量和长循环稳定性的电极材料是钠离子电池走向应用的关键.碳材料作为钠离子电池的负极材料,具有可调控性高与稳定性好等优势,具有应用潜力.目前,研究较为广泛的碳材料主要包括石墨、无定形碳、杂原子掺杂碳、生物质合成碳,但这些碳负极材料存在着钠-...     

荧光碳点的制备及应用研究进展

荧光碳点是一种新型的荧光纳米材料。它不仅具有优良的光学性能,而且具有良好的生物相容性,易于实现表面功能化,在生物传感、荧光探针等领域具有很好的应用潜力。本文就近几年来荧光碳点的研究进行了综述,简述了碳点的特性,着重介绍了荧光碳点制备和应用的最新进展,对碳点发展过程中尚待解决的问题进行了总结,并对未来的发展方向进行了展望。     

基于氮掺杂碳量子点荧光探针检测四环素

本文以淀粉为碳源,以L-酪氨酸为氮供体,通过一步水热法制备了氮掺杂碳量子点(N-CQDs).研究表明,N-CQDs表面富含氨基、羧基、羟基等官能团,说明具有很好的水溶性.还发现在pH=6.00的KH2 PO4-NaOH缓冲溶液中,四环素对N-CQDs有强荧光猝灭作用,且四环素浓度在1.6～16μmol·L-1范围和16...     

氮掺杂碳点作为荧光探针检测蛇床子素

本文以一水柠檬酸和尿素为原料,通过微波法合成氮掺杂碳点(N-CDs)。利用透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射法(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱对合成的N-CDs进行表征。N-CDs的荧光强度随着蛇床子素浓度的增加而逐渐被猝灭。在最佳实验条件下,N-CDs荧光探针对蛇床子素有较高的选择性和灵敏性。蛇床子素在5×10~(-6 )M～7.5×10~(-5 )M的浓度范围内与N-CDs的荧光强度呈良好的线性范围,检出限为3.8×10~(-9) M。基于此建立了一种以氮掺杂碳点(N-CDs)为荧光探针快速测定蛇床子素的方法。同时讨论了蛇床子素与N-CDs相互作用的机理,此方法已被应用于实际血样和尿样中微量蛇床子素的测定。     

碳点对重金属离子检测的研究进展

随着经济的飞速发展,工业生产所产生的废水也越来越多,尤其是含重金属的工业废水产生的环境污染问题日益突出,已造成极大的安全隐患、环境压力和经济负担.碳点(CDs)作为一种新兴的纳米荧光材料,具有水分散性良好、毒性低、易于表面修饰及光学性质稳定等特点,被广泛应用到重金属离子的检测中.本综述将按照CDs对重金属离子检测的种类...     

掺杂碳点的制备及其应用研究进展

掺杂碳点因其丰富的制备手段、优良的光学性质以及良好的生物相容性,在生物检测、防伪、药物传输、光电器件等领域具有巨大的潜在应用空间,是极具发展潜力的炭基材料之一.近年来,如何提高碳点的发光效率、探索发光机理、拓展碳点新的应用方向引起广泛关注.本文综述了不同掺杂碳点的特性,总结了碳点在不同领域的应用,并且分析了碳点存在的问题.     

异元素掺杂碳点的制备及其在生物成像中的应用

荧光碳点具有良好的生物相容性和优良的抗光漂白能力,因此碳点在生物荧光成像方面的应用潜力受到广泛关注,但是碳点相对较低的荧光量子产率和缺乏近红外荧光发射的缺陷限制了碳点在荧光成像分析中的应用.随着异元素掺杂对碳点结构和荧光性质的改善,碳点被越来越广泛地用于生物成像.本文对近年来元素掺杂碳点的合成方法、异元素掺杂对碳点光学性质的影响和元素掺杂碳点在成像分析中的进展进行了综述,并对其应用前景进行了展望.     

基于Ag+修饰氮掺杂碳量子点用于组氨酸的荧光开启检测

以黑豆为碳材料,通过水热法合成了具有强荧光的氮掺杂碳量子点(N-CQDs),构建了Ag+修饰N-CQDs用于组氨酸的荧光开启检测.基于N-CQDs的荧光被Ag+猝灭,而组氨酸的加入可与Ag+结合将其脱离N-CQDs表面来恢复N-CQDs的荧光.这种构建对组氨酸的检测无毒、快速经济,且高于其他氨基酸的选择.测定的相对偏差...     

用氮掺杂碳点为荧光探针检测对羟基苯甲醛

本文通过一步水热法,以菊花为原料,制备了氮掺杂碳点(N-CDs),并对N-CDs的粒径分布、元素组成、形貌结构及表面官能团进行了表征,考察了N-CDs的光谱性质。本实验基于PHBA有效猝灭N-CDs荧光的现象,以N-CDs为荧光探针,对PHBA进行了定量测定。结果显示该探针对PHBA的检测线性范围为10.0-150.0μM,检出限为63 nM。常见的离子、氨基酸和糖类对N-CDs检测PHBA基本无影响。同时,初步探讨了N-CDs与PHBA的反应机理主要为静态猝灭和内滤光效应。将该探针应用于健康人体血样和尿样中PHBA的微量测定。本实验为对羟基苯甲醛的检测提供了新的思路,也预示了该荧光探针在生物样品检测方面具有广阔的应用前景。     

荧光碳点在分析检测中的研究进展

碳点是一种具有强荧光、低毒性、荧光波长可调、无光闪烁等特性的新型荧光纳米粒子。经过近年来的发展,碳点的制备方法逐渐多样化,合成过程更加快捷、简便;使其在生化传感、环境检测等领域中得到了广泛应用。该文简述了碳点的特性及制备方法,综述了荧光碳点在金属离子、阴离子、有机小分子及生物大分子检测中的研究进展,最后提出了其发展过程存在的问题并对其应用前景进行了展望。     

硅烷功能化碳点荧光探针检测槲皮素

以柠檬酸为碳源,硅烷偶联剂为表面包覆剂,一步水热法合成了高效发光硅烷功能化碳点。所得碳点在360 nm激发后在450 nm处有强荧光发射峰,荧光量子产率最高可达69.2%。基于槲皮素对该碳点荧光的猝灭作用,建立了一种以硅烷碳点为荧光探针的简便、灵敏检测槲皮素的分析方法。考察了作用时间、pH值、碳点用量对槲皮素检测的影响,并探讨了荧光猝灭机制。在优化实验条件下,该方法对槲皮素的检测线性范围为1.0～40.0μmol/L,相关系数(r)为0.996 7,检出限为3.8 nmol/L。该方法应用于实际样品中槲皮素的测定,结果满意。     

氮磷掺杂碳点荧光探针用于食品中柠檬黄的快速检测

本工作以葡萄糖为碳源,乙二胺、浓磷酸为氮、磷杂原子供体,通过酸碱中和自放热法制备氮磷共掺杂碳量子点(N,P-CDs).基于柠檬黄对N,P-CDs荧光的猝灭效应,构建了一种快速灵敏检测柠檬黄的荧光方法.在最佳实验条件下,N,P-CDs对柠檬黄的检测展现出高选择性和高灵敏度特点,柠檬黄浓度在0.01-10.0μM范围内与N...     

基于氮掺杂碳点荧光探针检测补骨脂甲素

以柠檬酸和乙二胺为原料,采用一步水热法合成了荧光性能优良的氮掺杂碳点（N-CDs）,并利用透射电子显微镜及多种光谱技术进行了表征。在pH 9.0的BR缓冲溶液中,利用合成的N-CDs构建了一种基于内滤效应（IFE）的荧光传感器,可以检测生物样品中补骨脂甲素的含量。方法的线性范围为0.40～20μmol/L,检出限为0.11μmol/L。人尿液和血清样品的加标回收率分别为96.2%～103.7%和97.6%～99.2%。     

氮掺杂碳点的制备及其对阿莫西林高灵敏检测

以天然物质石斛为原料,一步水热法合成高荧光量子产率的氮掺杂碳点(NCDs),通过透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光吸收图谱(UV-Vis)及荧光光谱(PL)对合成的NCDs进行表征。 实验结果显示合成的NCDs发强烈的蓝色荧光,呈现为球形或准球形,均匀分散,尺寸范围在1~5 nm;其表面含有丰富的COOH、OH和NH₂等水溶性基团,最佳激发和发射波长分别为350和435 nm,且具有良好的发光稳定性。 通过测定,合成的NCDs的荧光量子产率高达29.19%。在pH=7.4的缓冲溶液中测定不同物质对NCDs的荧光影响,相同条件下发现只有阿莫西林能够对NCDs荧光进行明显猝灭,表明合成的NCDs可选择性的识别阿莫西林,通过NCDs的荧光强度变化构建一种可灵敏检测阿莫西林的传感器,检测线性范围为2.6~30 μmol/L,检出限为0.15 μmol/L。     

长余辉碳点材料研究进展

长余辉材料因其特殊的发光效果而广受关注,但现有长余辉体系普遍存在成本高、工艺烦琐等问题,因此构筑廉价高效的新型余辉材料体系成为主流趋势.碳点是近年来发展迅速的荧光纳米碳材料之一,除其荧光特性广受重视之外,以室温磷光(RTP)、热活化延迟荧光(TADF)为主的余辉特性也引起广大科研工作者的关注.综合碳点低成本、低毒且制备...     

基于碳点可视化传感器的研究进展

光学传感器因其卓越的选择性、灵敏度、稳定性和经济性等优点一直受到科学家的关注.碳点(CDs)是由大量天然和人工碳源材料通过多种方法合成的,可以通过掺杂进行化学调谐来实现所需的传感特性.许多基于CDs的可视化传感器已被报道,可用于高选择性、高灵敏度地检测多种离子和分子,并为现场快速检测设备提供了理论基础.本文综述了碳点作为可视化传感器的传感机理及应用,并探讨了其在公共安全分析领域中的应用潜能.