基于壳聚糖的生物质荧光碳量子点的制备及性能研究文献综述

 2022-07-14 06:07

1 研究目的与意义

碳量子点(Carbon dots,简写为CDs)是一种新型的碳纳米材料,通常呈直径小于10 nm的球状结构,具有独特的荧光性、光学稳定性、水溶性和生物相容性等优点,结构如图1.1所示。自2004年Xu等[1]首次报道,CDs迅速成为国内外的研究热点。特别是以可再生资源生物质为原料制备的绿色CDs,因其原料来源广泛、合成步骤简单、无需使用强酸或有机溶剂,且光学性能优异,十分适合规模化生产而展现出重要的社会和经济价值。

图1.1 碳量子点的结构示意图

2 国内外研究现状

2.1 碳量子点的性质

2.1.1 碳量子点的光学特性

CDs具有优异的光学性质,例如:光稳定性高,激发波长依赖性或独立性、pH敏感的荧光特性、电荷转移特性以及上转换荧光特性等,这些特点使得CDs在多个领域展现出一定的应用潜力。Lin等[2]利用微波处理葡萄糖和聚乙二醇的混合液,得到黄色CDs的悬浮液,洗涤后分散到100 mL水中,通过分析紫外可见吸收光谱,可以在278 nm处能看到明显的吸收峰(图1.2)。

图1.2 碳量子点的紫外-可见吸收光谱[2]

Zhao等[3]使用电化学氧化石墨制备得到了CDs,经8.3 W氙灯连续照射6 h之后,其发光强度仍保持不变且没有闪烁现象,这表明CDs具有良好的荧光稳定性。Bao等[4]利用电化学刻蚀碳纤维获得CDs,发现不同刻蚀电压下得到的CDs发射波长均随着激发波长的增大而增大,即产生红移,由此研究者认为制备得到的CDs具有激发波长依赖性。Sheila等[5]利用电化学氧化石墨的方法制备的粒径为1.9 nm的碳量子点,颗粒粒径分散性小,颗粒表面的共轭结构数量基本相同。在激发波长为290-380 nm的荧光光谱中,尽管激发波长不同,但是发射波峰的位置却相同,只是荧光强度有所不同,此研究表明,碳量子点受激发光的作用产生荧光的波长和颜色比较单一,如图 1.3所示。因此,研究者推测可以通过调整阴极组成成分的方法来实现对CDs发射峰的位置控制,得到具有激发波长依赖性或独立性的CDs,从而实现其在不同领域的应用。

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