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摘要：碳量子点（CNPs）是近年来出现的一种新型荧光纳米材料，它不仅具有一般量子点的性质，还具有荧光特性更稳定，粒径及分子量更小，无生物毒性等优异的特性。本文选取了聚乙烯 吡咯烷酮（PVP）作为碳源，用水热法合成碳量子点，根据合成的碳点在Fe2+存在下荧光可以被H2O2线性猝灭的原理，探讨了检测H2O2的可能性，研究了影响检测的各种因素。实验表明：在pH=4.0，Fe2+浓度为0.5 mM，反应时间为16分钟的条件下，碳点荧光可以被H2O2（0.8~51.8 μM）线性猝灭。38399
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毕业论文关键词：碳量子点、水热法、荧光猝灭。
Green synthesis and application of carbon quantum dots
Abstract: Carbon nanoparticles (CNPs) is a novel fluorescent nanomaterials. It has stable fluorescent property, small molecular weight and particle size, and nontoxicity in bio-system. In this paper, carbon nanoparticles (CNPs) were prepared using a hydrothermal method with polyvinyl pyrrolidone (PVP) as the precursor and the fluorescence of the as-prepared CNPs is linearly quenched by H2O2 in the presence of Fe2+. Therefore, the CNPs can be directly used for the fluorescence detection of H2O2. We have Study on the influence factors of detection. As is shown of the experiment, the fluorescence of the CNPs(pH=4) is linearly quenched by H2O2 range 0.8 to 50 μM in the presence of Fe2+(0.5 mM).
Keywords: carbon nanoparticles; hydrothermal method; fluorescence quenching
前言
不断发展的科学技术一直在不断拓展人们认知能力，纳米技术作为一门高新科学，拥有着巨大的应用潜力。纳米技术(nanotechnology)研究的是在三文空间上至少有一文在1至100 nm范围内材料的性质和应用的一门高新科技技术。纳米材料具有独特的量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应和介电限域效应等。这些特性使纳米材料在分子生物学、荧光检测、基因和蛋白质组学、药物筛选特别是细胞成像领域有广阔的应用前景。
纳米材料根据物理性质可分为：磁性纳米材料，荧光纳米材料和光热纳米材料等。荧光纳米材料具有荧光与纳米材料的双重优良性质，引起了极大的研究热情。半导体量子点是最早出现的一种的荧光纳米材料，通常是由几百到几千个原子组成，直径在2-20 nm之间。半导体量子点的优点显著，主要有：荧光强度高、通常有宽的吸收光谱和窄的发射光谱，而且成对称分布、荧光发射波长具有可调节性、更长的荧光寿命、易于功能化等。但是常见量子点是由半导体组成，因含重金属而有很高的毒性，而且水溶性较差，从而大大限制了量子点的应用范围。荧光碳纳米材料也是一种发光纳米材料，相对于传统的半导体量子点和有机染料，碳量子点克服了制备方法繁琐，价格昂贵，环境不友好，易发生光漂白等等缺点，具有粒径小，水溶性好，化学惰性高，易于功能化，耐光漂白，低毒性，并且具有良好的生物相容性等优点。荧光碳纳米材料主要包括：碳纳米颗粒（通常称为碳量子点）、石墨烯量子点和发光纳米金刚石。碳量子点是荧光碳材料家族中非常重要，也是研究最多的一员，通常尺寸大小在10 nm以下的，单分散的，几何形状近乎准球型的一种新兴的碳纳米功能材料，其独特的发光特性为构建新型的荧光探针提供了很好的平台。碳量子点一经发现便吸引了人们巨大的研究热情和精力，这些年也得到了巨大而深远的发展。而且，由于含碳物质众多，碳源十分丰富，价格低廉，因此发展潜力十分巨大。
碳量子点的发现极具偶然性。2004年Scrivens[1]等在提纯以电弧放电法制备的单壁碳纳米管时，意外分离出了碳量子点。这一研究结果一经报道立即引起人们的高度关注。2006年Sun[2]等首次报道了用激光法制备的碳量子点。在此之后，各种合成方法如雨后春笋般涌现出来。