基于苯二胺的氮、氯、硫掺杂碳点的制备及其荧光传感应用

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碳点(CDs)是一种新兴的光致发光碳基纳米材料,具有制备简便、荧光发射可调、水溶性好、稳定性高、生物相容性好、毒性低等突出特点,在传感器、生物医学、光电器件等领域具有广阔的应用前景。此外,由于具有丰富的前驱体和多样的合成方法,CDs的性质易于被设计和调控,这引起了研究者们的广泛关注,并极大促进了CDs在荧光传感等领域的应用。第一章:对CDs进行概述。简要叙述了CDs的制备、发光机理、性质,以及CDs在化学传感、药物分析、生物成像等领域的应用。同时,简单介绍了本课题的选题背景、研究内容及创新点。第二章:使用间苯二胺和间氯苯甲酸作为溶剂热法的前体,合成的氮氯共掺杂碳点(N,Cl-CDs~1)对四环素类抗生素(TCs)具有良好的选择性和灵敏度。N,Cl-CDs~1的量子产率(QY)高达45.2%,具有强烈的蓝绿色荧光发射、良好的稳定性及水溶性。选择土霉素(OTC)作为TCs的检测模型。基于内滤效应(IFE),N,Cl-CDs~1在493 nm处的荧光被OTC选择性猝灭,检测限(LOD)为36.58 n M。所建立的荧光传感方法已成功用于环境水样中OTC的检测,在环境监测、食品安全领域具有潜在的应用前景。由于N,Cl-CDs~1具有高QY和良好的生物相容性,可用于HT-29细胞的荧光成像。第三章:以邻苯二胺和间氯苯甲酸作为原料,通过一步溶剂热法合成了对槲皮素(QCT)选择性响应的氮氯共掺杂碳点(N,Cl-CDs~2)。制备的N,Cl-CDs~2发明亮的黄绿色荧光,QY为10.4%,表面富含-OH、-COOH、-NH2等官能团。基于IFE和静态猝灭(SQE)协同作用,QCT可以显著猝灭N,Cl-CDs~2的荧光。根据N,Cl-CDs~2的荧光猝灭信号,建立了一种简单、快速、有效的QCT检测方法,该方法的线性范围为0.62-121.74μM,LOD为52.63 nM。将该N,Cl-CDs~2用于红酒中QCT测定,回收率令人满意(96.48-102.41%)。通过将N,Cl-CDs~2应用于HT-29细胞及CHO细胞的生物成像,证明其在生物成像应用中具有一定的应用潜力。第四章:采用水热法,以邻苯二胺和茜素红为前驱体,制备了黄色发光的氮硫共掺杂碳点(N,S-CDs)。N,S-CDs具有良好的水溶性,其表面含有多种功能基团,如C=O、-OH和-COOH等。研究了N,S-CDs的选择性,发现Ag+可以快速(1 min)、特异性的猝灭N,S-CDs的荧光。据此成功构建了基于N,S-CDs的Ag+荧光探针,该探针具有宽的线性范围(0.50-213.70μM)和较低的LOD(39.54 n M),可用于环境水样中Ag+的检测。该N,S-CDs在HT-29细胞及CHO细胞中进行荧光成像,效果良好。
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