枸杞碳量子点的制备及氮修饰对荧光的影响

以枸杞为前体制备碳量子点,并用不同氮源对枸杞碳量子点进行修饰。荧光测试结果表明,枸杞碳量子点荧光发射波长为452 nm。用甲酰胺、硫脲等进行氮修饰对枸杞碳量子点荧光无影响,而用乙二胺、尿素等进行氮修饰能改变枸杞碳量子点的荧光性质。在40℃左右,乙二胺可明显提高量子点荧光强度,在100℃左右,尿素可明显提高量子点荧光强度。若反应温度进一步升高,氮修饰量子点的荧光强度降低,荧光波长红移增加。     

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。     

碳量子点激发依赖荧光特性的机理、调控及应用

碳量子点（carbon dots,CDs）是一种具有强荧光、荧光波长可调、无光漂白等特性的新型荧光纳米粒子,其制备简单、成本低,而且具有良好的生物相容性和低毒性,在光电器件、生物传感及药物载体等领域展现出广阔的应用前景。其具有的独特激发依赖荧光特性是指随着激发波长的改变,其发射波长将随之改变,所以,通过调节激发波长即可实现CDs的连续全色发射,可为其在多色成像生物领域提供可能性。此外,在长波长激发下,CDs发射波长甚至可以延续到近红外区域,展现出在活体成像领域的应用前景。因此,探索CDs激发依赖荧光特性的机理是非常重要的,这将为实现CDs的激发依赖荧光特性提供理论指导。本文就近年来人们对于CDs激发依赖荧光特性的研究进行了综述,重点概述了CDs激发依赖荧光特性的机理、调控实现CDs激发依赖荧光特性的方法及CDs激发依赖荧光特性的应用。目前,CDs激发依赖荧光特性的机理主要包括：不同表面态的分布、宽的尺寸分布、碳核结构的存在及周围慢的溶剂弛豫;实现CDs激发依赖荧光特性的方法主要有：对表面态的控制、尺寸分布的控制及碳核结构的控制;CDs激发依赖荧光特性的应用主要表现在细胞成像和光电器件。最后,对这一特性研究中尚存在的问题进行了总结并且展望了其发展前景。     

基于香豆素荧光团的新型极性检测荧光探针的开发及其成像应用

极性是生物微环境的重要参数之一, 在很大程度上, 生物体内许多生命活动都受到极性变化的影响, 本工作通过改变香豆素母体上的推-拉电子基团, 设计并合成了一种具有较大斯托克斯位移的新型极性荧光探针COM-PO, 该探针的荧光强度和波长会随着测试体系的极性变化而发生改变. 当极性增加时, COM-PO的激发态能量会通过偶极-偶极的相互作用散失在溶剂中, 荧光发射强度降低, 而在低极性溶剂中荧光发射强度增强, 利用这种特性实现了对极性的检测. 本工作通过荧光光谱、荧光成像实验表明COM-PO能够在样品中实现极性检测, 该探针有望实现与极性相关的疾病的早期诊断.     

水溶性量子点的制备及应用

高量子产率的水溶性量子点在众多领域如发光晶体、薄膜光激发器件,尤其是生物荧光标记中展现出巨大的潜在应用价值.量子点荧光明亮、稳定,激发光谱宽,发射光谱窄,且发射波长可通过改变材料的粒径大小和组成来调控,因而在生物样本尤其是活组织的多色成像中极为有用,能有效避免因样本自身发光和光散射导致的信号干扰.量子点的研究已成为一门新兴的交叉科学,是目前最有吸引力的研究领域之一.近年来,水溶性量子点作生物荧光标记物的研究取得了长足的进展.本文简述了量子点的结构特征及光学特性,重点综述了水溶性量子点的制备方法及应用研究进展,特别是它在生物、医学中作荧光探针的最新研究.     

水热法新型水溶性荧光碳点的制备及其性能研究

以阿拉伯糖和磷酸酪蛋白肽进行水热反应,制备水溶性多色荧光碳点,利用透射电子显微镜(TEM)、紫外吸收光谱(UV)、荧光光谱(FL)、红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)等对所制备碳点的粒径大小、吸收光谱、发光性质、表面基团等进行表征,并考察了其性能和对不同金属离子的识别作用。结果表明:制备的荧光碳点平均粒径为4.62 nm,其紫外最大吸收波长为281 nm,XRD峰值约为21°,可在紫外灯下发出明亮的荧光,最大发射波长为414 nm,且呈荧光多元发射。红外光谱分析表明存在—COOH,—NH2和—OH基团。该荧光碳点具有良好的性能,且对Cu2+和Fe3+有较强的选择性识别作用,其原因可能是荧光碳点的聚合导致粒径增大从而使荧光强度减弱。该碳点有望作为荧光探针用于检测分析和生物成像等领域。     

水相一步法合成具有双光子效应的高效橙红荧光聚合物碳点

聚合物碳纳米点是近年来新兴的一种荧光纳米探针,具有较低的生物毒性、良好的水溶性、较高的量子产率、优异的光/化学稳定性以及良好的生物相容性.目前所制备的碳点大都表现出蓝、绿色荧光发射.为实现碳点长波荧光发射,扩大其在生物标记与成像及光电显示方面的应用,本文采用水相一步法交联聚合反应制备了具有橙红荧光发射性质且具有双光子效应的聚合物碳点,发射波长为604 nm,荧光量子产率达到30.64%,并且应用在生物活体成像中.     

新型水溶性多色荧光碳点的制备及细胞成像研究

以鸡蛋清和牛奶分别与葡萄糖进行水热反应,制备水溶性多色荧光碳点,通过膜和柱层析分离纯化,利用透射电子显微镜(TEM)、紫外吸收光谱(UV)、荧光光谱(FL)、红外光谱(FTIR)等技术对所制备碳纳米粒子的粒径大小、吸收光谱、发光性质、表面基团进行表征。将所制备的碳点与小鼠黑色素瘤细胞共孵育,进行细胞成像应用评价。结果表明:制备的两种水溶性荧光碳点平均粒径分别为2.5 nm和4.9 nm,可在紫外灯下发出明亮的荧光,紫外最大吸收波长为250 nm。基于鸡蛋清或牛奶与葡萄糖反应制备的多色荧光碳量子点具有良好水溶性,其荧光光谱最大发射波长分别在410 nm和400 nm处,同时在660~800 nm激发波长范围内具有上转换性质,且荧光发射光谱随着激发光波长的增加发生红移。红外光谱表明存在—COOH、—NH2和—OH基团。细胞成像结果表明,在405 nm或488 nm激光照射下,所制备的碳点在细胞内的荧光成像清晰可见,而且在碳点浓度小于2.5 mg/mL时,均表现出较低的细胞毒性。     

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).     

两类荧光可调碳点的制备及在防伪油墨上的应用

以不同的氯代烃和胺类为反应原料,在相同反应条件下制备了2类荧光发射波长随激发波长变化而变化的碳点.其中一类碳点的荧光强度随着激发波长的红移呈现类似于高斯曲线的变化趋势(类型Ⅰ),另一类碳点的荧光强度随激发波长变化不规律(类型Ⅱ).通过荧光光谱、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和红外光谱对2类碳点的结构和性质进行了表征和比较.考察了类型Ⅱ碳点作为一种新型的荧光油墨在多重防伪领域的应用性能.     

pH and H2O2 dual-responsive carbon dots for biocatalytic transformation monitoring

Carbon dots with strong orange light emission, pH and H₂O₂ dual-responsive characteristics, were prepared and applied for probing enzyme-mediated biocatalytic transformations via the fluorescence quenching.     

基于碳点的荧光纳米开关灵敏检测Cu(Ⅱ)离子和焦磷酸盐

利用羟基与氨基在高温条件下反应,不断聚合生成碳点（CDs）,该碳点可发射不依赖激发波长的明亮的红色荧光.将CDs作为目标敏感荧光团时,发现Cu²⁺可特异性猝灭碳点的荧光,而焦磷酸盐（PPi）可在一定程度上恢复上述体系的荧光.其中,Cu²⁺对CDs的荧光猝灭是由于Cu²⁺与CDs发生络合反应,从而发生静态猝灭过程;而加入PPi之后,由于它与CDs的结合能力更强,因此Cu²⁺离开CDs的表面,体系的荧光得以恢复.在此基础上构建了一种高选择性、高灵敏度的off-on荧光纳米开关传感体系,分别用于Cu²⁺和PPi的定量检测,检出限分别达2.14 μmol/L和1.85 μmol/L.该传感体系可应用于实际样品检测,拓宽了荧光CDs的传感应用,为其在生物体内目标分子的检测提供了可能性.     

基于聚乙烯亚胺碳纳米点的桑色素比率型荧光探针

利用水热合成法制备了一种基于聚乙烯亚胺的荧光碳纳米点,用光谱方法研究了其对桑色素的识别作用.结果表明,该碳纳米点对桑色素具有比率型荧光响应,且响应速度快、选择性和灵敏度高、抗干扰能力强.将桑色素加入到碳纳米点溶液中后,碳纳米点自身的荧光(460 nm)立即被猝灭,同时在555 nm处出现新的荧光发射峰并逐渐增强;其新发射峰(555 nm)与原发射峰(460 nm)的强度比值在此过程中呈线性增加.基于此,在1.0×10^-6～4.0×10^-5mol/L浓度范围内,可实现对桑色素的检测,该比率荧光响应非常灵敏,检出限可达3.0×10^-8mol/L.另外,该碳纳米点与常见金属离子、氨基酸及其它具有类似桑色素结构的黄酮醇均不反应,显示出对桑色素的高选择性.该检测方法的荧光强度随桑色素浓度的增加而逐渐增强,并伴随着由蓝色到黄色的荧光颜色变化,可实现对桑色素的可视化检测;同时该碳纳米点还可用于稀释胎牛血清中桑色素的定量检测.     

Fluorine-defects induced solid-state red emission of carbon dots with an excellent thermosensitivity

Up to date, solid-state carbon dots (CDs) with bright red fluorescence have scarcely achieved due to aggregation-caused quenching (ACQ) effect and extremely low quantum yield in deep-red to near infrared region. Here, we report a novel fluorine-defects induced solid-state red fluorescence (λ_em = 676 nm, the absolute fluorescence quantum yields is 4.17%) in fluorine, nitrogen and sulfur co-doped CDs (F,N,S-CDs), which is the first report of such a long wavelength emission of solid-state CDs. As a control, CDs without fluorine-doping (N,S-CDs) show no fluorescence in solid-state, and the fluorescence quantum yield/emission wavelength of N,S-CDs in solution-state are also lower/shorter than that of F,N,S-CDs, which is mainly due to the F-induced defect traps on the surface/edge of F,N,S-CDs. Moreover, the solid-state F,N,S-CDs exhibit an interesting temperature-sensitive behavior in the range of 80–420 K, with the maximum fluorescence intensity at 120 K, unveiling its potential as the temperature-dependent fluorescent sensor and the solid-state light-emitting device adapted to multiple temperatures.     

第一性原理研究混合钙钛矿CH3NH3PbxSn1－xI3结构及光电特性

有机/无机钙钛矿是一类极具潜质的光电材料,目前已实现超过20%的光电转化效率。本文采用第一性原理对有机/无机混合钙钛矿CH₃NH₃Pb_xSn_1-xI₃ (x = 0-1)的结构及光电特性进行了理论研究。结果表明,范德华力(VDW)在优化钙钛矿结构中起着重要的作用,考虑范德华力可减小Pb/Sn―I键长,从而减小体系体积。通过分析甲胺离子CH₃NH₃⁺的态密度和Bader电荷,我们发现其对前线轨道没有贡献,仅仅扮演电荷供体的角色。Pb/Sn与I之间同时存在共价键和离子键相互作用。价带顶(VBM)主要是由I 5p以及Pb 6s (Sn 5s)杂化组成,而导带底(CBM)主要由Pb 6p (Sn 5p)轨道组成。在可见光区,随着波长的增加,体系吸收强度呈现整体下降趋势;随着Sn/Pb比值逐渐增大,吸收强度呈现增大趋势。CH₃NH₃SnI₃在可见光区表现出较佳的吸收光谱特性。     

Organic-inorganic hybrid fluorescent sensor thin films of rhodamine B embedded Ag-SBA 15 for selective recognition of Hg (Ⅱ) ions in water

Nowadays, the rapid and effective detection of low doses of heavy metal pollutants in contaminated water is a timely challenge in environmental pollution research. In this study, a rapid and highly sensitive assay for the detection of Hg~(2+)based on quenching of metal-enhanced fluorescence of rhodamine B(RB)has been fabricated. RB and silver nanoparticle were incorporated into the mesoporous siliceous framework spin cast on a quartz glass through post-synthetic incorporation method. The morphology and crystallinity of mesoporous structure and Ag nanoparticle were characterized by transmission electron microscopy and X-ray diffraction analyses. Photoluminescence assays on the hybrid thin film of RB-Ag-SBA15 showed a high enhancement when compared to the intensity of silver free SBA15-RB in the wavelength of 575 nm. The fluorescence of RB-Ag-SBA15 thin film decreased gradually with the increase in the concentration of Hg~(2+)and the detection limits were 10.54 nmol/L. Furthermore, the fluorescence intensity increased linearly with the concentration of Hg~(2+)in the range from 1.0 ? 10à8mol/L to10 ? 10à8mol/L, with a response time of a few seconds. In addition, this system offers a high selectivity over interfering cations such as Cd~(2+) and Pb~(2+). Overall, we have developed an optical assay having a wellordered mesoporous SBA15 containing Ag-RBfor selective detection of Hg~(2+)in aqueous solution. The scheme combines the advantages of specific binding interactions between Hg~(2+)and RB molecule and optical emission properties of RB. The method is suitable for a single-shot and irreversible analytical assay in a quartz glass/microtiter plate.     

Detection of traces of oxidized and reduced sulfur compounds in small samples by combination of different high-performance liquid chromatography methods

Depending on the sulfur species, picomoles of different inorganic sulfur compounds can be detected and separated by HPLC in one arrangement in a sample volume less than 50 μl. The combination of fluorescence labelling of reduced inorganic sulfur compounds such as sulfide (S²⁻), sulfite(SO₃²⁻ and thiosulfate (S₂O₃²⁻) with monobromobimane followed by an extraction of elemental sulfur (S°) by chloroform treatment enables the detection of all mentioned sulfur compounds as well as sulfate (remaining aqueous phase) in the same sample. While the derivatized sulfur compounds could be detected by their fluorescence emission at 480 nm, elemental sulfur is identified by its UV absorption at 263 nm. Sulfate in the remaining aqueous phase is detected by HPLC with indirect UV detection at 254 nm. Detection ranges for the different sulfur compounds examined are as follows: sulfide (5 μM to 1.5 mM), sulfite (5 μM to 1.0 mM), thiosulfate (1 μM to 1.5 mM), elemental sulfur (2 μM to 32 mM) and sulfate (5 μM to >1 mM).     

Oxygen potential and phase equilibria in the Te-Sb2O3-Sb2O4 pseudoternary part of the Sb-Te-O system at elevated temperatures

Employing the electrochemical cells with the solid oxide electrolyte

Kanthal + Re, Te(l), TeO₂(s)O⁻² air, Pt

Pt + Re, Sb₂O₃(s), Sb₂O₄(s)O⁻² air, Pt

Pt + Re, Sb₂O₃(s), Sb₂O₄(s), Te(l)O⁻² air, Pt

the equilibrium oxygen potential in the pseudobinary Te-TeO₂, Sb₂O₃-Sb₂O₄ and in the Sb₂O₃-Sb₂O₄-Te pseudoternary systems was determined in the temperature range 700-1173 K. In addition, the pseudobinary sections Sb₂O₃-Te, Sb₂O₃-Sb₂O₄ (1:1)-Te and Sb₂O₄-Te were examined by DTA in the temperature range 500-1300 K. Using these results the evolution of the pseudoternary system with temperature can be suggested. It was found that, at 718 K, a ternary eutectic with a composition close to pure Te appears in the system. At a higher temperature, 920 K, another liquid phase is formed, which is characteristic of the ternary four-phase equilibrium L₂ + Sb₂O₄(s) + Sb₂O₃(s) = L₁.     

基于硫代黄素T诱导G-四联体构成的生物传感器检测铅离子

硫代黄素T(ThT)荧光分子在自由状态下荧光强度很弱,通过在Tris-HCl缓冲液中加入Pb²⁺的适配体即富含G的DNA序列,可与ThT荧光分子形成G-四联体结构,使荧光信号迅速增强;向溶液中加入Pb²⁺,Pb²⁺与其适配体有很好的结合特异性,可生成更牢固的G-四联体结构,使ThT分子被释放出来,导致溶液的荧光强度降低,基于此可检测溶液中的Pb²⁺离子.实验中优化了缓冲溶液组成、ThT荧光分子浓度、Pb²⁺适配体浓度及反应时间等条件.结果表明,在10 mmol/L Tris-HCl(pH=8. 3,含2 mmol/L MgCl₂)缓冲溶液中,ThT荧光分子和Pb²⁺适配体的浓度分别为10μmol/L和200 nmol/L,反应10 min时,随着溶液中Pb2+浓度的增加,荧光强度减弱.Pb²⁺浓度在20～1000 nmol/L范围内时,荧光强度与Pb²⁺的浓度呈现良好的线性关系(R^...     

共轭尺寸和表面氧化协同触发的红色荧光碳点用于有机溶剂中痕量水的检测

以邻苯二胺和盐酸多巴胺为前体,利用磷酸调节反应体系的pH值(pH=7, 3, 1),制备了荧光逐渐红移的碳点(CDs):CDs-7(绿光)、 CDs-3(橙光)和CDs-1(红光).通过透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱和荧光衰减曲线分析表明,反应体系pH值的减小促进了前体碳化交联,导致sp2共轭域尺寸和石墨化程度增加,从而使CDs的荧光红移.另外,酸性环境有利于使CDs表面氧化形成羧基,促进CDs荧光红移的同时改善了量子效率(QY).利用CDs-1量子产率高(14.8%)和发光的溶剂依赖特性,将其作为荧光探针分别检测了乙醇(EtOH)、 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和1,4-二氧六环(DIO)中的痕量水,检出限分别为0.86%, 0.123%和0.023%,表明CDs-1在痕量水的检测方面具有应用潜力.