硼氮共掺杂石墨烯量子点及对Hg~(2+)的选择性检测

以柠檬酸、乙二胺和苯硼酸为原料,采用一步水热法制备了高荧光量子产率、长荧光寿命的硼氮共掺杂石墨烯量子点(B,N-GQDs).通过透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)及荧光光谱仪(PL)对量子点进行了表征.结果表明,B,N-GQDs粒径范围为1.46～3.54 nm,平均粒径为(2.34±0.50)nm,具有明显的晶格条纹结构;表面官能团(—OH,—NH和—BOH)的存在,有利于与金属离子结合从而实现对金属离子的检测;在pH=5.0～10.0和Na Cl浓度0～1.0 mol/L的酸碱盐环境下,B,N-GQDs具有优异的荧光稳定性.由于B,N-GQD与金属离子具有结合作用,因此它被用作检测金属离子的荧光探针.考察了15种金属离子(K~+、Na~+、Ba~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Li~+、Cu~(2+)、Ag~+、Mn~(2+)、Fe~(2+)、Mg~(2+)、Fe~(3+)、Ca~(2+)和Hg~(2+))对B,N-GQDs荧光强度的影响,发现仅Mg~(2+)、Fe~(3+)、Ca~(2+)和Hg~(2+)对其荧光有猝灭作用.考虑到Hg~(2+)是重要的有毒污染物,因此灵敏、选择性地检测Hg~(2+)对人体健康和环境保护至关重要.在单一汞离子体系中,其线性范围为2.0～20.0μmol/L,检测限为0.05μmol/L;在复杂体系(Mg~(2+)、Fe~(3+)、Ca~(2+)和Hg~(2+))中,采用掩蔽剂Na F能够实现对Hg~(2+)浓度的准确测定,其检测误差范围为-4.432%～2.600%.B,N-GQDs有望在多金属离子响应体系中实现对Hg~(2+)的快速检测.此外,探究了Hg~(2+)对B,N-GQDs荧光的猝灭机理,当加入Hg~(2+)后,B,N-GQDs的荧光寿命从原来的12.86 ns缩短为11.34 ns,符合动态猝灭机理.     

氮掺杂碳点结构、荧光性能及Hg~(2+)检测敏感性研究

为了研究氮源种类对氮掺杂碳点(NCDs)结构、荧光性能及Hg~(2+)检测选择性和敏感性的影响,以课题组前期柠檬酸为碳源,尿素和氨水分别为氮源,一步水热法制备的NCDs为研究对象,分析了氮源种类对NCDs结构、荧光性能以及Hg~(2+)检测选择性和敏感性的影响规律。结果显示:这两种氮源对所制备NCDs的碳化度、氮掺杂度、表面官能团、粒径、量子产率有明显影响,但对紫外可见吸收和荧光光谱基本没有影响。将这两种NCDs作为荧光探针检测Hg~(2+)具有相似的高选择性,但以氨水为氮源制备的NCDs检测Hg~(2+)具有更低的检测极限和更宽的线性范围,即:氮源的含氮量越高,制备的NCDs的氮掺杂度和表面的氨基、酰胺键越多,活性位点越多,当NCDs与Hg~(2+)进行络合作用时,络合位点更多,所以检测Hg~(2+)更敏感。     

氮掺杂碳量子点电化学发光检测谷胱甘肽

碳量子点(CQDs)以其优良的光电性能,以及环保、价廉、易得的优点而受到极大关注以柠檬酸(CA)和三聚氰胺(Melamine)为原料,采用一步水热法成功制备了氮掺杂的碳量子点(N-CQDs).对其形貌、组成及光谱性能进行了表征,详细研究了其电化学发光(ECL)性能,结果表明：所合成的N-CQDs在共反应剂过硫酸钾(K₂S₂O₈)存在下能发射强且稳定的ECL信号进一步研究显示：金纳米粒子(Au NPs)的存在会导致N-CQDs的ECL信号猝灭,而谷胱甘肽(GSH)的加入又能使其ECL信号得以恢复.根据这一特点实现了对GSH的灵敏检测,线性响应范围为1.0×10^-9～1.0×10^-4 mol·L^-1,检出限是8.0×10^-10 mol·L^-1.该策略也可用于其他含巯基(-SH)的生物硫醇类物质的检测.     

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%.     

Pb~(2+)在稀土掺杂纳米氧化铁表面的吸附行为

采用溶胶-凝胶法制备稀土元素(La、Ce)掺杂改性的纳米氧化铁,利用原子吸收分光光度计(AAS)测定pH值的变化及掺杂的稀土元素对吸附重金属离子Pb2+的影响。根据Pb2+在样品表面的吸附数据,运用W inSGW软件拟合计算出相应的络合平衡常数。结果表明:La、Ce的掺杂提高了纳米氧化铁的比表面积及表面吸附容量,得出的络合平衡常数均为10-1.2,而相应的表面电容有所不同。     

以豌豆荚为碳源制备氮掺杂碳点及应用研究

为了实现对豌豆荚的高效利用,文中以豌豆荚为碳源,以乙二胺为氮源,使用绿色水热法制备了氮掺杂的碳点(NCDs).通过X射线衍射法(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外-可见分光光度法(UV-Vis)以及荧光分光光度法(FL)分别对制得的NCDs进行了结...     

基于掺氮碳量子点与Fe~(3+)纳米开关的抗坏血酸荧光传感器

以壳聚糖为前驱体,在较低温度下通过水热法一步合成了掺氮碳量子点(N-FCDs),合成得到的N-FCDs具有良好的水溶性、pH稳定性及优良的荧光特性.实验表明:Fe~(3+)能猝灭N-FCDs溶液的荧光,灵敏度高且选择性好;当还原性的抗坏血酸加入荧光猝灭的Fe~(3+)-N-FCDs体系后,体系猝灭的荧光因Fe~(3+)的还原反应又得以恢复.由此,可实现对抗坏血酸的灵敏检测,检测的线性范围为1~200μmol/L,检出限为0.06μmol/L.此外,Fe~(3+)-N-FCDs的抗干扰能力强,可实现维生素C药片中抗坏血酸含量的检测,检测结果令人满意.     

生物功能化碳量子点制备

为了实现碳量子点在细胞荧光成像方面的应用,采用共价修饰的方法对碳量子点进行生物功能化.采用水热法,以柠檬酸为碳源,乙二胺为钝化剂合成了蓝色荧光碳量子点.为了进一步实现碳量子点的共价偶联,对碳量子点进行羧基化处理,然后通过两步功能分子修饰完成生物功能化碳量子点的制备.采用透射电子显微镜、荧光和紫外分光光度计、红外光谱仪、电位粒度分析仪及荧光共聚焦显微镜研究了生物功能化碳量子点的性质和功能.实验结果表明:聚乙二醇(PEG)和核定位肽TAT通过酰胺化反应成功修饰至碳量子点上,叶酸(FA)通过酯化反应成功修饰至PEG末端,两步共价修饰完成了生物功能化碳量子点的制备.该生物功能化碳量子点具有电中性、小尺寸、低毒性和细胞核靶向的功能,适用于细胞荧光成像分析.     

尿素还原法制备碳量子点

将富勒烯C_(60)和C_(70)分别在空气气氛中350℃下煅烧,然后采用尿素还原法在温和(90℃)条件下制备得到碳量子点;以透射电子显微镜、粉末X-射线衍射、拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱等对碳量子点的组成和形貌进行表征,通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对其光学性能进行研究;并推测碳量子点的形成机制.结果表明,在激发光波长为320nm时,两种碳量子点的荧光最大发射峰波长位于450nm附近,相对荧光量子产率分别为23.24%和27.55%,推测其形成机制为尿素对空气气氛中煅烧过的富勒烯表面氧化位点的还原.该结果为温和条件下合成碳量子点提供了一种新的思路.     

Co~(2+)掺杂和Co~(2+)-Ni~(2+)共掺杂对TiO_2光催化性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备了掺杂钴离子和钴、镍离子共掺杂的复合纳米粒子二氧化钛光催化剂,以甲基橙的脱色降解为探针反应,评价了光催化剂的光催化活性,研究了不同掺杂量以及掺杂粒子不同时,对光催化剂催化性能的影响。结果表明:当钴的掺杂量在0.2%时,光催化剂的活性最佳,而钴镍共掺杂的掺杂量在0.4%时,光催化剂的活性最好,且钴掺杂的催化活性比钴镍掺杂的更有效。     

自然水体沉积物对Pb~(2+)和Cu~(2+)吸附研究

采用巢湖自然水体沉积物对Cu⁽²⁺⁾和Pb(2+)和Pb⁽²⁺⁾吸附研究,初步研究了投加量、温度、时间、pH值等方面对其吸附结果的影响,在吸附实验中,拟二级动力模型优于拟一级动力学模型,Pb(2+)吸附研究,初步研究了投加量、温度、时间、pH值等方面对其吸附结果的影响,在吸附实验中,拟二级动力模型优于拟一级动力学模型,Pb⁽²⁺⁾和Cu(2+)和Cu⁽²⁺⁾在缓流水体沉积物上的吸附行为更适合用Langmuir吸附等温模型来描述。红外光谱（FTIR）显示缓流水体沉积物中存在羟基、氨基、烷基、含氧基团等,这些基团对Pb(2+)在缓流水体沉积物上的吸附行为更适合用Langmuir吸附等温模型来描述。红外光谱（FTIR）显示缓流水体沉积物中存在羟基、氨基、烷基、含氧基团等,这些基团对Pb⁽²⁺⁾和Cu(2+)和Cu⁽²⁺⁾的去除起了关键性的作用;XRD显示缓流水体沉积物表面的物质为SiO_2、CaCO_3。     

黄芪废渣生物吸附剂的制备及其对Pb~(2+)的吸附

以黄芪废渣为原料,用均苯四甲酸二酐对其进行化学改性,并将其用于模拟废水中Pb~(2+)的吸附.通过傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜等方法对改性黄芪废渣生物吸附剂进行表征.结果表明:改性后黄芪废渣羧基官能团增加,表面粗糙,更有利于对Pb~(2+)的吸附.在pH值为5.0,吸附时间为1h,吸附剂量为10g·L~(-1)的条件下,对浓度为500mg·L~(-1)的Pb~(2+)吸附率为99.53%.改性吸附剂对Pb~(2+)的吸附可以用准二级动力学方程描述,等温吸附符合Langmuir和Freundlich模型,根据Langmuir方程,25℃时最大吸附量为193.1mg·g~(-1),高于黄芪废渣改性前的最大吸附量(58.89mg·g~(-1)).改性后的黄芪废渣生物吸附剂可以再生重复使用5次以上.     

啤酒酵母菌对Pb~(2+) 与Zn~(2+) 的生物吸附规律

研究了啤酒酵母菌体对工业废水中重金属离子Pb2+,Zn2+的生物吸附规律·实验结果表明,啤酒酵母菌体对Pb2+的吸附效果比对Zn2+的吸附效果要好;啤酒酵母菌体对铅离子和锌离子的吸附作用与pH值密切相关,最佳的pH值范围均是4～6·体系pH=4时,啤酒酵母菌对Pb2+的吸附量最大,为98 20mg/g;在pH=5 5时,啤酒酵母菌对Zn2+的吸附量最大,为13.89mg/g·在初始铅、锌离子浓度均为1mmol/L的水溶液中,吸附时间为15min即达到吸附平衡,该吸附过程具有一级动力学反应特征·     

新型N,S共掺杂碳量子点的制备及其性能

通过水热反应法,以苹果酸、乙二胺(N源体)和L-半胱氨酸(S源体)为碳源,制备了N和S共掺杂的荧光碳量子点,对该碳量子点的形貌、结构、组成和光学性能进行了试验,试验选择150℃作为反应体系温度,pH值调整为8.0,反应时间为24 h.研究结果表明:制备的新型N,S共掺杂碳量子点粒径分布均匀,水溶性好;通过X射线电子能谱,发现新型N,S共掺杂碳量子点主要由C,N,O和S构成,N和S分别以氨基和磺酸基团的形式存在于碳量子点的表面;新型N,S-CDots的荧光量子产率达到了23.84%,表明其具有较好的荧光性能.     

水溶性碳量子点的制备及荧光性能

以可再生的葡萄糖晶体为原料,采用一步水热法制备了粒径均一、溶剂分散性较好、具有激发依赖和上转换性能的水溶性荧光碳量子点(Water-soluble Carbon Dots,W-CDs)。考察了葡萄糖溶液的浓度和反应时间对W-CDs荧光性能的影响,借助高分辨透射电子显微镜、红外光谱、紫外-可见吸收光谱和荧光光谱分析优选出合成W-CDs的参数,并研究了其荧光性能。结果表明:当葡萄糖溶液浓度为25mmol/L,水热反应时间8h,反应温度为180℃时,制备了发蓝绿色光的W-CDs,粒径为5nm左右,荧光量子产率为1.13%,且具有上转换荧光现象和pH响应性。     

Cu~(2+)、Pb~(2+)在高岭土中的顺序竞争吸附动力学

以吸附动力学实验为基础,结合动力学模型对典型的重金属Cu~(2+)、Pb~(2+)在高岭土中的顺序竞争吸附动力学特性进行了深入研究,重点考察了离子的初始浓度、两种重金属离子进入土壤的先后顺序及时间节点对吸附过程和结果的影响。结果表明:高岭土中存在两种类型的吸附位点;高岭土对同时竞争时两种重金属的吸附总量大于顺序竞争时的吸附总量,且进入高岭土的时间点对吸附结果也有很大的影响;此外伪一级动力学方程仅适用于反应的初始阶段,而伪二级动力学方程则可以较好地拟合整个竞争吸附过程;竞争性强的Pb~(2+)的分配系数与吸附反应时间不能够呈现出良好的LOGISTIC曲线关系。     

氮掺杂碳量子点的制备及其在Fe3+检测方面的应用

采用微波直接碳化法制备具有蓝色荧光(λ_em=430 nm)的氮掺杂碳量子点(N-CDs),简称碳点。透射电镜检测表明,所获得的碳点为尺寸均一的类球状颗粒,平均粒径为5.1 nm±0.2 nm。应用红外光谱、X-射线光电子能谱等手段对其进行表征,结果显示,碳点表面有丰富的羟基、羧酸等含氧基团以及氨基等含氮基团,因此具有优良的水溶性与分散性。紫外-可见光光谱及荧光光谱分析结果表明,该碳点水溶液具有激发波长依赖性和荧光稳定性强等光学特性,其最佳激发波长λ_ex=260 nm,最佳发射波长λ_em=430 nm。该碳点与Fe³⁺相互作用具有显著的荧光猝灭效应。不同浓度的Fe³⁺对荧光强度的影响显示,在200～500μmol/L范围内,猝灭效果呈线性关系,其检测限域为21.2μmol/L。其猝灭机理是由于Fe³⁺的存在导致非荧光络合物的形成,从而导致荧光猝灭。该碳点具备较好的光学性质,并能够灵敏检测低浓度的Fe³⁺。     

硅藻土对水相中Pb~(2+)的吸附

研究了吉林长白硅藻土吸附水相中Pb2+的吸附过程,讨论了各试验因素对吸附效果的影响·实验结果表明:吉林长白硅藻土对Pb2+有较好的吸附效果·该吸附过程进行得很快,在5min左右就达到吸附平衡·与酸性条件下的吸附效果相比,pH=6 5时的吸附效果最佳·温度对吸附效果影响不大·吸附过程中吸附剂用量少,对100mL铅离子质量浓度为50mg/L的溶液,0 4g的硅藻土就可以使Pb2+去除率达到98%·经过硅藻土二次吸附后,铅离子去除率接近100%·     

氮掺杂碳点/富氮类石墨型氮化碳复合光催化剂的制备及产氢性能研究

通过自下而上的方法,以g-C_3N_5为基质、柠檬酸为前驱体,制备了氮掺杂碳点(N-CDs)掺杂g-C_3N_5复合光催化剂.通过X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、N_2吸附-脱附等温线、紫外-可见光漫反射光谱及荧光光谱等对材料的组成、表面形貌和化学性能进行表征,以光分解水产氢实验研究了材料的光催化产氢性能.研究结果表明:0.125%N-CDs/g-C_3N_5复合光催化剂具有较多的活性位点,促进了光催化反应的电子传递过程,从而提高了材料的光催化产氢性能;N-CDs的掺杂提高了太阳光利用效率的同时进一步将电子-空穴对的高复合率降低,从而使光催化活性提高;在模拟可见光的光照射下,0.125%N-CDs/g-C_3N_5复合光催化剂的产氢量是g-C_3N_5的3.5倍.     

一步合成硫、氮共掺碳量子点及其检测Fe~(3+)的研究

为了探究硫氮表面修饰的碳量子点的简便合成方法及其应用,以柠檬三胺和亚硫酸钠为原料,经水热法一步合成了硫、氮共掺碳量子点(SN-CDs)。采用荧光光谱、红外光谱、X射线光电子能谱和透射电镜进行表征;基于荧光内滤效应建立了荧光检测Fe~(3+)的新方法。实验结果表明:制备的CDs表面含有氨基和磺酸基团,量子产率32.2%,粒径为20 nm,最大激发和发射波长分别是350 nm和445 nm。检测铁线性范围在0～560μmol/L,相关系数0.997,检出限5μmol/L。对补铁药品中铁含量检测,每片含铁4.67 mg(n=5),标准偏差0.26,加标回收率98.0%～101.2%。采用邻二氮菲分光光度法进行比较,两种方法之间不存在显著性差异。