碳量子点的合成与应用

近年来,由于碳纳米材料具有高的催化活性以及好的稳定性等优点,其在科学、工程以及商业领域都得到了广泛的应用。其中新型"零维"碳纳米材料--碳量子点(carbon dots, CDs)具有荧光信号稳定、无光闪烁、激发波长和发射波长可调控等独特的光学性质,以及生物毒性小和生物相容性好等优势,逐渐成为碳纳米材料的研究热点,广泛应用于生物成像、生物细胞标记、传感器、光催化、太阳能电池以及发光元件等领域。本文主要综述了CDs的不同合成方法(包括自上而下法和自下而上法)及其应用。     

ZnS量子点的合成及荧光特性

采用液相沉淀法,用不同的硫源或金属离子螯合剂,从三个途径合成了不同粒径的ZnS量子点,并用透射电子显微镜,X-射线粉末衍射仪所合成的量子点进行了表征,用荧光分光光度计研究了量子点的荧光性质。结果表明,所合成的ZnS量子点为分散性好、纯度高且具有良好荧光特性的球形微粒。     

碳量子点上转换材料的制备及其应用研究进展

碳量子点(CQD)具有化学惰性,生物相容性和低毒性等优势,可能在能源、生物医药等领域得到广泛的应用. CQD可通过表面被聚合物(例如PEG)钝化而表现出很强的光致发光特性.在生物成像,疾病检测和药物输送中使用表面钝化后的功能化生物分子更为有效.并且碳材料由于其优异的电化学性能还展现出在催化、电子器件等许多领域广泛的应用前景.我们将对近年来碳量子点发光材料的研究进行总结,并讨论碳量子点在能源、环境和其他一些领域的应用.     

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族量子点的合成方法和生物应用

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元量子点是一种新型的胶体纳米晶,具有不含Cd、Hg、Pb等有毒重金属元素、带隙较窄、自吸收小、光吸收系数和Stokes位移大、发光波长可达近红外区且可调等优势,在发光二极管、太阳电池和生物应用方面具有很大的前景.本文综述了Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元量子点合成方法、光学性质和生物应用的研究进展,为相关学科的研究提供基础.     

从量子点的角度审视碳点的研究进展

碳点不仅具有类似于传统量子点的强发光和小尺寸特性,还表现出传统量子点无法比拟的水相分散性和生物相容性等优势.作为量子点领域的一个新兴分支,碳点的结构、合成化学和光电性质与传统量子点显著不同,也为量子点的发展提供了新的机遇和挑战.随着碳点领域的迅速发展和不断深化,越来越有必要在一些基本概念上与传统量子点比较,并从传统量子点的角度澄清碳点的独特特征和关键挑战.本综述主要聚焦于基本结构、合成化学、光学性质和应用研究等四个方面,从传统量子点基础概念的角度来重新审视碳点领域的研究进展和挑战.     

CdS量子点的合成及其光学性能

以硝酸镉和硫代乙酰胺为原料,以N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)为稳定剂,在水溶液中合成了Cd S量子点(Cd S QDs)。通过考察稳定剂的配比、反应温度、反应时间、p H和搅拌时间对Cd S QDs的影响,研究Cd S QDs的光学性能。结果表明:当n(Cd2+)/n(NAC)=2/1,p H=7,搅拌10 min,于80℃反应2 h制得的Cd S QDS荧光性能较好。     

煤基碳量子点合成研究进展

随着纳米科学技术的出现与发展,各种纳米材料层出不穷,碳量子点以其独特且优异的性质吸引了众多研究者的关注。碳源材料对碳量子点的合成及性质有着重要影响,我国煤炭储量相对丰富,焦炭、煤焦油和煤沥青等煤基衍生物的产量也居于世界前列,煤及煤衍生物富含芳环结构,在微观结构上适宜制备碳量子点。本文主要综述了近年来以煤及煤衍生物为碳源,通过化学试剂氧化、超声和电化学氧化等方法合成碳量子点(统称为煤基碳量子点)的研究进展,阐述了煤及其衍生物作为原料的优势所在,对比分析了不同制备方法的特点,并简要介绍了煤基碳量子点的性质以及其在生物成像、金属离子检测和光催化等领域的应用,最后对煤基碳量子点的可控制备等前景进行了展望。     

水溶性ZnO量子点制备及其光学性质

利用3-巯丙基三乙氧基硅烷对ZnO进行表面修饰后沉积SiO2, 制备出水溶性SiO2包覆ZnO的量子点. 与直接采用正硅酸乙酯沉积包覆SiO2的ZnO量子点相比, 362 nm处的激子荧光发射峰的强度提高了将近4倍. 由于表面引入了巯基官能团, 量子点的水溶性明显提高, 稳定性增强, 即使在较高的盐浓度下也不会团聚. 通过改变条件, 制备出了发光波长在420 nm的蓝色荧光量子点.     

量子点在生物体系中的光学应用

量子点（QDs）与传统染料分子相比,具有量子产率高、光学漂白低、稳定性强、尺寸可调等独特的光学特性.通过与荧光、电化学发光、荧光共振能量转移、循环伏安、差分脉冲伏安以及方波伏安等光电化学技术的联用,使得量子点在DNA、蛋白质、酶等生物分子,细胞以及活体成像中的应用越来越广.本综述简单介绍了量子点的特性及制备方法,重点讨论了其在生物体系中光学检测DNA、蛋白质及酶等生物分子,细胞分析以及活体成像中的应用,并展望了其在未来生命分析中的研究趋势与前景.     

Hydrogen Peroxide Assisted Synthesis of Highly Luminescent Sulfur Quantum Dots

An H₂O₂‐assisted top‐down approach is used to synthesize brightly luminescent, color‐tunable sulfur quantum dots (SQDs), with a photoluminescence quantum yield of up to 23 %. The formation of SQDs involves dissolution of bulk sulfur powder into small particles in an alkaline environment in the presence of polyethylene glycol, followed by H₂O₂‐assisted etching of polysulfide species, which has the advantage of the passivation of surface states. This synthetic strategy allows us to simultaneously control the final size of SQDs, to tune their emission color, and to improve their emission quantum yield by eliminating surface traps. Down‐conversion white light emitting diodes were also fabricated using blue emissive SQDs and orange emissive copper nanoclusters, with CIE color coordinates of (0.33, 0.32) and a high color rendering index of 91. The water‐soluble, highly luminescent SQDs are promising luminescent materials that can be produced from abundant precursor materials.     

Research Update of Emergent Sulfur Quantum Dots in Synthesis and Sensing/Bioimaging Applications

Due to their unique optical property, low toxicity, high hydrophilicity, and low cost, sulfur quantum dots (SQDs), an emerging luminescent nanomaterial, have shown great potential in various application fields, such as sensing, bioimaging, light emitting diode, catalysis, and anti-bacteria. This minireview updates the synthetic methods and sensing/bioimaging applications of SQDs in the last few years, followed by discussion of the potential challenges and prospects in their synthesis and sensing/bioimaging applications, with the purpose to provide some useful information for researchers in this field.     

超小尺寸聚焦硫量子点荧光传感探针的制备及传感应用

采用简单的组装-裂变法和透析后处理技术相结合的方法,制备了一种超小尺寸聚焦的荧光硫量子点(SQDs).采用透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱(EDX)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱对所制备的SQDs进行了表征.结果表明,平均粒径为2.2 nm的SQDs在水溶液中具有非激发波长依赖特性和光学稳定性.并且...     

石墨烯量子点的合成及其在气体传感中的应用进展

石墨烯量子点(Graphene quantum dots,GQDs)作为一种零维碳纳米材料,不仅具备石墨烯的优异性能,还具有量子限域效应和边界效应,在气体传感检测领域具有重要的应用价值.采用不同的制备方法可得到不同尺寸的GQDs.利用GQDs自身表面丰富的官能团,通过与其它材料复合使其表面进一步功能化,可以满足检测不同...     

近红外量子点的研究进展

量子点具有优异的光学性能及丰富的表面化学性质,在生物医学分析领域具有较好应用前景。近红外窗口生物成像所具有的背景干扰小、穿透深度大等特点,使得近红外量子点在生物成像应用中更具优势。本文介绍了近红外量子点从早期含Cd、含Pb量子点到近年来新型无Cd、无Pb量子点的发展历程,以及其在生物医学成像领域的应用,着重介绍了新型低毒性近红外量子点的研究进展。     

Analytical Applications of Enzymatic Growth of Quantum Dots

We have developed an analytical assay to detect the enzymatic activity of acetylcholine esterase and alkaline phosphatase based on the generation of quantum dots by enzymatic products. Acetylcholine esterase converts acetylthiocholine into thiocholine. The latter enhances the rate of decomposition of sodium thiosulfate into H₂S, which in the presence of cadmium sulfate yields CdS quantum dots showing a time dependent exponential growth, typical of autocatalytic processes. This assay was also applied to detect acetylcholine esterase inhibitors. Alkaline phosphatase hydrolyzes thiophosphate and yields H₂S, which instantly reacts with Cd²⁺ to give CdS quantum dots. The formation of CdS quantum dots in both reactions was followed by fluorescence spectroscopy and showed dependence on the concentration of enzyme and substrate.     

荧光碳点探针的合成、性质及其在生物成像中的应用

荧光碳点探针是近几年来发展起来的一种新型荧光探针，具有传统有机染料、荧光染色蛋白及一般荧光纳米材料无法比拟的独特优势，如具有良好的水溶性、化学惰性、低毒性、易于功能化、抗光漂白性、可调谐和生物相容性等优异性能，因而引起研究者的广泛关注。目前已发展水热法等近十种较为经济便捷的方法，可进行大规模的荧光碳点制备，在细胞功能研究及细胞表面和内部功能分子的探测、组织的成像、病菌的定位等方面得到了较为广泛的应用。笔者对近年来荧光碳点的合成方法、依赖于碳点尺寸和波长等性质的发光性能，以及荧光碳点在生物成像等方面的应用作一简要综述，并对其在药用植物病理方面的应用提出展望，期望为丰富荧光碳点在生物成像领域的应用提供一定的借鉴和参考。     

量子点在生物化学分析中的应用

量子点（quantumdots,QDs）由于其优异的光学和电学特性,作为新型的荧光试剂探针对生物大分子进行标记,成为近年来迅速发展的纳米材料在生化分析领域的重要应用之一。文章简述了量子点的基本特性,对制备和修饰量子点的各种方法进行比较总结,重点阐述量子点在生物化学分析中的新进展,尤其是对生物大分子的识别和标记作了详细的总结,并提出研究中存在的一些待解决的问题以及今后量子点的研究方向。     

CdS量子点的一步法合成及量子产率

以油酸为配体,十八烯为溶剂,采用一步法合成了CdS量子点,研究了反应温度、反应时间和Cd/S的摩尔比对量子点光谱性能的影响.X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)测试结果表明,所获得的CdS量子点为立方闪锌矿结构,且尺寸分布均一,结晶度高,其较强的带边发光、尖锐的紫外吸收峰以及狭窄的荧光发射峰进一步表明量子...