论文部分内容阅读
作为碳材料的新成员，碳点的出现受到了广泛的关注。与传统的碳材料相比，碳点由于尺寸较小，表现出一些特殊的性质，例如可以更好的分散在水中，较高的比表面积。更有趣的是在一定波长的光照下碳点可以发出荧光，并且具有优异的稳定性和较高的量子产率。因此，碳点被广泛的应用在传感和生物成像领域中。本论文针对碳点的制备及其在传感和成像中的应用做了以下工作: (1)先前的工作中我们通过水热DNA分子制备出蓝色的荧光碳点，而且这种荧光可被汞和银离子猝灭，因此开发了一种同时检测汞和银离子的荧光探针。为了进一步研究上述实验的传感机理，我们选择DNA的基本单元:A腺嘌呤、G鸟嘌呤、C胞嘧啶和T胸腺嘧啶这四种脱氧核苷酸，把它们作为碳源，通过水热的方法进行碳点的制备，结果发现只有胞嘧啶可以制备出荧光碳点，并且这种碳点(cyt-dot)产生的荧光可以选择性的被汞离子猝灭。与DNA制备的碳点相比，它对汞离子的检测灵敏度更高，检测限更低。针对此现象我们对传感机理进行了探究，发现制备的cyt-dot含有更多的N元素，故N元素的增加可能是导致其对汞离子传感性能提高的原因。 (2)基于上一个工作的结论，我们采用N元素含量更高的2，4，6-三氨基嘧啶为前驱体，采用一步水热的方法制备出荧光碳点，命名为TAPI-dots。通过XPS分析发现制备的碳量子点的N含量高达41％。据我们所知，这是目前N元素含量最高的碳点。制备的TAPI-dots水溶液在365nm的紫外灯下发出蓝色的荧光，通过测定相对量子产率可达到75％。此外，在pH值为6和pH值为11时，荧光可以被银离子和汞离子猝灭，其检测限可以分别达到11.4nM和10.3nM。在实际水样分析中，这种传感方法表现出较宽的线性范围和较高的回收率。针对这种选择性可控的荧光探针我们测定了它荧光猝灭前后的荧光寿命，发现了两种不同的荧光猝灭的机理。借助不同pH条件下碳点表面离子的变化规律，提出了一种新的pH辅助传感重金属的机理。 (3)为了进一步提高N元素的含量，我们采用氮含量更高的三聚氰胺分子为前驱体。由于三聚氰胺不溶于水而且在有水的条件下易于分解的原因，故无法采取水热方法制备。于是我们将三聚氰胺高温煅烧2小时，未经冷却后直接在冷水中超声10min，制备得到CN-dots。这种高温骤冷制备CN-dots的方法相比酸切法和长时间超声方法更加的简单、快速。通过对原子力显微镜和透射电镜的分析结果可知制备CN-dots粒径在2nm左右，高度为1.2nm左右。制备的CN-dots具有良好的水分散性而且发出蓝色的荧光，并且具有双光子荧光的特性。基于此我们将制备的CN-dots与HeLa细胞孵育4个小时后，在荧光显微镜和双光子显微镜下得到清晰的细胞图像。