雜原子共摻雜碳點的製備及其螢光機理研究

《雜原子共摻雜碳點的製備及其螢光機理研究》是依託河南師範大學，由孫東擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：雜原子共摻雜碳點的製備及其螢光機理研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：孫東
• 依託單位：河南師範大學

項目摘要

碳點由於具有良好的水溶性、化學穩定性、低毒性、生物相容性以及易於修飾等優點，已經逐漸成為研究的熱點。目前摻雜碳點的研究主要集中在氮摻雜，而雜原子（如硫氮、磷氮、硼氮等）共摻雜碳點的製備及其螢光機理的研究較少，基本屬於空白。本項目擬以離子液體、胺基酸、硼氮化合物以及生物質為原料，採用水熱、高溫煅燒等手段製備新型硼氮、磷氮共摻雜碳點。通過調整不同前驅體的比例（調整雜原子的比例），製備一系列新型硼氮、磷氮共摻雜碳點，以期達到調控所製備共摻雜碳點螢光性能的目的。擬藉助紅外、拉曼、X-射線光電子能譜以及螢光等手段研究碳點的組成、結構以及化學鍵的構成、比例，探索雜原子的摻雜對碳點的電子性能、表面和局部的化學反應活性的影響，為進一步理解螢光的產生機理提供理論支持。本課題的研究將為雜原子共摻雜碳點的製備及其螢光性能的改進開闢新的思路，所製備的碳點也為建立光化學感測器提供良好的平台。

結題摘要

碳點由於具有優異的性能，已經逐漸成為研究的熱點。目前摻雜碳點的研究主要集中在氮摻雜，而雜原子共摻雜碳點的製備及其螢光機理的研究較少，基本屬於空白。本項目首先以離子液體、氧化石墨烯、尿素和硼酸等為原料，採用水熱法先後製備了氯氮共摻雜碳點、硫氮共摻雜碳點以及硼氮共摻雜碳點。藉助於紅外光譜、拉曼光譜、X-射線光電子能譜以及螢光光譜等現代技術手段研究了所製備碳點的組成、結構和螢光性能。結果表明：所製備的碳點均具有近似球形納米結構，且分散均勻；此外，碳點還具有良好的螢光穩定性、高的抗漂白性、良好的水溶性、低毒性和良好的生物相容性。其次，在成功製備了硼氮共摻雜碳點的基礎上，通過調整尿素和硼酸的比例，又製備了一系列不同類型的硼氮共摻雜碳點。研究了硼和氮的摻雜對所製備的共摻雜碳點的結構、化學鍵的構成和比例的影響，進而研究了結構對螢光性能的影響，並推測出了所製備的硼氮共摻雜碳點的螢光機理。結果表明：隨著硼和氮含量的增加，不同類型的硼氮共摻雜碳點的結構不同，且晶格結構趨於有序；並隨著碳點中硼-氮鍵含量的增加，不同類型的硼氮共摻雜碳點的螢光發射波長藍移，推測出硼氮共摻雜碳點可調的螢光特性可能源於不同的表面狀態。最後，我們還研究了所製備碳點的套用，結果表明不同條件下製備的碳點對離子檢測具有特異性。本課題的研究為雜原子共摻雜碳點的製備及其螢光性能的改進開闢新的思路，所製備的碳點也為建立光化學感測器以及生物檢測提供良好的平台，其研究內容豐富，具有廣闊的套用前景。