基于碳量子点的Cu2+检测的创新实验设计

以谷氨酸为碳源,采用一步水热法制备碳量子点并将其制成检测试纸.通过检测试纸与溶液中金属铜离子的荧光增强作用,从而快速定性地检测出Cu2+的浓度,该检测试纸具有良好的抗干扰性和选择性.该实验从材料合成到应用的完整流程,有利于材料专业相关学生对于材料合成方法、相关表征手段的认识,有利于激发学生在实验教学活动中的学习热情,掌...     

荧光碳量子点的制备及其在Cu2+检测中的应用

为了提高铜离子检测的灵敏度,以氯仿和二乙胺为前驱体,通过温和的一锅合成法快速合成了红色荧光碳量子点,并对该碳量子点的形貌、结构、组成和光学性质进行了表征.通过EDTA对铜离子的配位作用,探究了铜离子对碳量子点荧光猝灭的机理.为了更好地研究条件因素对Cu~(2+)猝灭碳量子点荧光的影响,分别对pH、离子强度和反应时间进行了优化.结果表明:该碳量子点水溶性好、粒径较均匀,对铜离子有明显的荧光强度猝灭响应,检测线性范围为0.01～150.00μmol·L~(-1),检测限低至3.4 nmol·L~(-1).在最佳试验条件下,实际样品加标回收率为90%～110%,表明该方法可用于实际水样检测.     

基于碳量子点的电化学传感器检测多巴胺

以蜡烛灰为原料,利用经济和绿色的合成方法制备出碳量子点纳米材料,并通过扫描电子显微镜来进行表征.利用碳量子点修饰碳玻电极制备电化学传感器,并通过循环伏安法和微分脉冲伏安法对传感器的电化学行为进行考察.结果表明,该传感器对多巴胺检测的线性检测范围为0.1~100μmol/L,检出限为0.02μmol/L(S/N=3).     

水溶性CdTe量子点在金属离子检测中的尺寸效应

以巯基乙酸作为修饰剂,控制原料比例、pH值、反应时间,合成了不同粒径的荧光CdTe量子点,通过对各个金属离子的响应测试发现:小粒径量子点均对汞离子表现出淬灭的现象,其他金属离子则无明显响应;而大粒径量子点则对银离子表现出明显的淬灭现象,其他金属离子则无明显响应,两种粒径的量子点对Hg~(2+)和Ag~(+)的检测限分别为8.7 nmol/L和9.9 nmol/L。Hg~(2+)与大小粒径量子点作用的不同现象可能是由于小粒径量子点具有较大淬灭半径所引起,而Ag~(+)与大小粒径量子点作用的不同现象可能是由于大粒径量子点与银离子作用后发生了电子转移过程。证明量子点对金属离子的响应不仅与量子点的修饰剂有关,还与其粒径大小有关。利用这种方法,实现了对Hg~(2+)和Ag~(+)良好的灵敏性和选择性检测。     

碳微球的荧光量子效应

碳量子点是一类有发展和应用前景的新型荧光纳米材料,与半导体量子点等其他荧光纳米颗粒相比有其独特的优点。首先利用化学气相沉积法以乙炔为碳源制备碳微球(CMSs),然后用壳聚糖(CS)和SiO2两种不同性质的材料对CMSs进行了化学修饰的研究,得到CS/CMSs和SiO2/CMSs复合物,最后考察CMSs及其复合物在254nm紫外灯激发下的荧光性,讨论不同溶剂和不同浓度对CMSs及其复合物荧光性能的影响。采用场发射扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱分析仪和荧光光谱仪对产物进行了表征和分析。结果表明:不同浓度的原始CMSs、氧化CMSs、CS/CMSs和SiO2/CMSs在有机溶剂(乙醇和CCl4)和水中发出不同颜色的荧光,随着溶剂极性的增加,荧光颜色向长波方向移动(紫色→黄色),且随着浓度的增加,颜色逐渐加深,浓度太大时发生荧光猝灭。     

开关型表面活性剂胶束为模板合成CdS量子点

以开关型表面活性剂N’-十二烷基-N,N-二甲基乙基脒碳酸氢盐胶束溶液为软模板合成CdS纳米粒子,反应结束后向体系中通入N2并加热至65℃使体系破乳,该过程避免了传统表面活性剂胶束的繁琐破乳过程。合成的CdS纳米粒子通过TEM、XRD进行表征,结果表明以该表面活性剂胶束为软模板可合成粒径在10 nm以下、具有纳米光学效应的CdS量子点。     

Cu2S量子点的表面增强Raman散射

先制备油性Cu₂S量子点, 再根据Maxwell电磁波理论, 利用Gauss软件模拟Cu₂S量子点的Raman散射光谱, 并用MATLAB对不同粒径Cu₂S量子点产生的表面增强Raman散射（SERS）进行模拟分析. 结果表明: Cu₂S量子点具有较强的SERS信号; 当Cu₂S量子点粒径为2~10 nm时, SERS信号随粒径的增大而增强, 并趋于稳定.     

水溶性ZnO量子点与牛血清白蛋白相互作用的光谱学研究

采用荧光光谱法、紫外可见吸收光谱法研究了牛血清白蛋白(BSA)与水溶性ZnO量子点(QDS)的相互作用。结果显示,BSA使QDS的荧光增强并发生红移(从353 nm移至359 nm),说明量子点与蛋白间发生了相互作用;另一方面,QDS使BSA的荧光猝灭且最大发射峰发生明显蓝移(从336 nm移至326 nm),进一步说明量子点与蛋白间发生了相互作用。QDS与BSA作用后发射光谱的变化可能是由于二者之间存在配位及静电相互作用。QDS与BSA的相互作用表明QDS可以用来标记BSA。初步探讨了QDS对BSA的荧光猝灭机理。     

氨系水溶性CdTe量子点的生长规律研究

在密闭容器的水相中以过量的NaBH4保护合成的碲源与以巯基丙酸为稳定剂的镉溶液合成CdTe量子点,无需氮气保护,简化了合成工艺。合成的样品用透射电子显微镜(TEM)对其形貌进行表征。用吸收光谱、荧光光谱、红外光谱研究其光谱特征。考察了17mmol前驱浓度下的CdTe在不同条件获得的量子点的发光特征。试验结果表明:在碱介中控制不同的反应时间可获得发射绿光到红光区间的荧光波长可调的CdTe量子点,荧光光谱半峰宽约37~60 nm、峰形对称。量子点储藏半年后外量子效率仍达16.45%,发光效率高。通过实验建立量子点的OA和OR生长模型,探讨和分析了CdTe量子点的生长规律。     

一种新型碳量子点的合成及其对铜离子的检测

实验合成了一种表面带有丰富-NH_2和-OH、粒径均一且荧光性质稳定的荧光碳量子点。基于铜离子对该碳量子点的荧光淬灭,建立了一种快速简便、灵敏、选择性高的测定铜离子的方法。方法中,在优化得到的最佳条件下,铜离子浓度为1~100μmol/L时,反应体系的荧光淬灭程度与铜离子浓度呈良好的线性关系,最低检出限为:0.23μmol/L。不仅如此,此方法在实际样品中的应用效果也被进一步证实。     

利用豆渣一步合成水溶性碳点

本文以豆渣为碳源,确立了一种简单、廉价、绿色的碳点(Carbon dots,CDs)制备方法.对制备过程中热解碳化的时间、温度和超声提取的时间进行了优化.结果表明,碳化的最佳温度和最佳时间分别为350℃和80min,超声提取的时间为60min.所制备的CDs在激发波长为360nm时发射强度最大,最大发射波长为467nm.对CDs的表征结果显示:CDs的粒径为3~8nm;表面有-OH,C=O,-COOH等官能团;具备良好的荧光性能和光稳定性.本方法将食品废弃物转化成具有较高应用价值的CDs.     

氮掺杂碳量子点荧光探针快速检测山梨酸钾

山梨酸钾属于酸性食品防腐剂,能有效地抑制霉菌、酵母菌和好氧性细菌的活性,延长食品的保存时间,并保持食品原有的风味.本研究通过一步水热法合成了水溶性良好的荧光氮掺杂碳量子点（NCQDs）,基于山梨酸钾能有效地猝灭NCQDs而构建了快速检测山梨酸钾的荧光探针.在最佳实验条件下,山梨酸钾浓度在3.0×10^-5～1.0×10^-4mol/L和1.0×10^-7～3.0×10^-5mol/L范围内与NCQDs荧光猝灭强度呈现良好的线性关系,检出限为9.5×10^-8mol/L.我们已将其用于苏打水及白醋中山梨酸钾含量的测定,回收率分别为98.25%～102.7%和98.33%～101.8%.     

纳米标记材料荧光碳点的制备

以葡萄糖为碳源,以聚乙二醇(PEG)为分散剂和表面修饰剂,采用微波法和水热法2种加热方法,探索了水溶性荧光纳米碳量子点(Carbon Quantum Dots,CQDs)的制备;探讨了碳量子点制备过程中反应温度、反应时间、PEG/葡萄糖摩尔比和p H值对碳量子点荧光性能的影响.实验结果表明,微波法合成碳量子点的影响因素的排列顺序为:反应时间反应物摩尔比反应温度,反应时间为2.5 min、摩尔比n(PEG-200):n(葡萄糖)=6∶1、反应温度为180℃,p H=9为微波法合成荧光碳量子点的最优条件,并在此优化条件下,对微波法和水热法制备的碳量子点的光学性质进行了初步比较,结果显示,水热法制备的荧光碳量子点性能略优于微波法,这2种方法制备的荧光碳量子点都具有较好的荧光性能,均能用于荧光标记领域.     

石墨烯-碳量子点复合材料的电化学性能研究

采用Hummers法和水热法,制备石墨烯和碳量子点溶液作为前驱体,然后通过一步煅烧法制得石墨烯-碳量子点复合材料。借助SEM、UV-Vis、FTIR等手段,对样品的形貌和结构进行表征;利用循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)及恒流充放电循环测试等,重点考察了样品的电化学性能。结果表明,在石墨烯表面负载碳量子点可增加材料的比表面积并改善其机械性能,由于活性位点的增加,所制石墨烯-碳量子点复合电极具有较好的可逆性及电化学活性;在检测不同浓度双氧水时,复合电极的灵敏度为纯石墨烯电极的1.4倍左右;石墨烯-碳量子点复合材料作为锂离子电池负极使用时,与纯石墨烯材料相比具有更好的循环稳定性,且容量保持率提高了1.67倍。     

应用模板法从煤沥青制备中孔活性炭

以煤沥青为原料,应用纳米二氧化硅模板法制备中孔活性炭,并考察焦模比、碱碳比以及活化温度对活性炭孔结构和收率的影响.结果表明,所得活性炭试样孔径分布最大值与模板剂孔径尺寸相吻合.在焦模比为2∶1、碱碳比为4.5∶1、活化温度为850 ℃时,所制活性炭总比表面积为1 729 m2/g,其中中孔比表面积为1 702 m2/g,占总比表面积的98.43%.     

疏水性离子液体对含Cu~(2+)废水萃取性能的研究

制备了1-烷基3-甲基咪唑六氟磷酸盐[C_nMIm]PF_6(n=2,4,6)离子液体,以Cu~(2+)为对象,采用紫外光谱分析为检测方法,研究了不同离子液体对重金属离子的萃取性能,研究了螫合剂、萃取平衡时间、溶液pH、离子液体侧链长度、助溶剂以及离子液体用量等因素对萃取重金属的影响.结果表明,螯合剂对离子液体萃取重金属能力影响很大.当体系中未加入螯合剂时,离子液体对Cu~(2+)的萃取率仅为2%左右;而随着螯合剂双硫腙的加入,其萃取效率均达91%以上.3种离子液体中,以[C_6MIm]PF_6的萃取效率最好.同时离子液体在萃取重金属离子过程中,表现出很强的pH摆动效应,当pH2时,Cu~(2+)的萃取率均小于2%,而当pH8时,Cu~(2+)的萃取率均高于90%.利用这一摆动效应,可将Cu~(2+)从废水中分离出来.     

Optical detection of acetylcholine esterase based on CdTe quantum dots

In this study, we have constructed a simple, sensitive and rapid biosensor for detection of acetylcholine esterase (AChE) based on CdTe quantum dots (QDs). The detection limit of AChE by one-step enzyme reaction based on the thiolglycolic acid (TGA) stabilized QDs (TGA-QDs) was 10 U/L and the linear range was 10-100 and 100-1200 U/L, respectively. The detection limit of AChE by two-step enzyme reaction based on the 3-mercaptopropionic acid (MGA) stabilized QDs (MGA-QDs) was found to be 20 U/L and the linear range was 100-2500 U/L. The experimental conditions of biosensors were optimized, and the detection mechanism was studied. We also detected AChE in serum samples based on TGA-QDs or MGA-QDs. The linear range was 10-140 and 50-1000 U/L, respectively. The excellent performance of this novel biosensor demonstrated that this strategy has prodigious potential to be applied in practice detection of AChE.     

A Rhodamine-Based Sensor-for Chromogenic Detection of Cu^2＋ and Fluorescent Detection of Fe^3＋

A rhodamine-benzimidazole conjugate(RB) as a probe was investigated.UV-Vis analysis showed that a strong absorption band at 552 nm was formed with the addition of Cu~(2+),while other transition metal ions induced a little more absorption.The absorption value of RB solution at 552 nm has a linear correlation with Cu~(2+) concentration between 35-70 μmol/L;the detection limit reached 6.82×10~(-2) μmol/L,which is lower than the settled limitation for copper in the drinking water(~30 μmol/L) standardized by World Health Organization(WHO).Moreover,FL analysis showed that only Fe~(3+) could induce large fluorescence intensity enhancement at 582 nm;other common metal ions including Cu~(2+) cannot induce the enhancement.There was a good linear correlation between relative fluorescence intensity and Fe~(3+) concentration ranging from 2 μmol/L to 20 μmol/L,and the detection limit reached1.70×10~(-2) μmol/L.The results showed that RB could detect Cu~(2+)and Fe~(3+) simultaneously,with the UV-Vis and fluorescence spectroscopy,respectively.