可溶性淀粉-碳点荧光材料的制备及性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

如今的现代医学行业和电子信息化行业的飞速发展，还有对于环境保护的需求，促使我们对于新型荧光材料的研究不断革新。对于一些可降解的、低成本的材料具有乐观的前景。通过对可溶性淀粉-碳点荧光材料的制备及性能研究，我们将更好的解决这些需求。

我们这里主要研究的两个基本材料是淀粉和碳点，可溶性淀粉是一种粉末状且是白色或淡黄色的物质，没有气味，在冷水中不溶解，在热水中形成透明溶液，而且冷却后不会结冰；日常生活中比较容易制备。而且可溶性淀粉表面具有很多的羟基，改动性强，易于加工。碳点材料属于层状化合物。我们这里主要研究碳点；通过向其中加入各种不同的元素而具有不同的荧光性能。最后将两种材料混合起来形成新型的可降解的荧光材料，可运用于细胞中的荧光定位，靶向观测药物等等方面。

2. 课题关键问题和重难点

本次开题是基于可溶性淀粉和碳点荧光性的研究与讨论，将两种基本物质进行混合反应，从而获得一些新材料，关键问题在于可溶性淀粉和碳点的浓度比例问题以及发生反应后对于荧光性能的影响；还有阳离子淀粉与碳点粉末的反应条件的确定。

一是配置不同浓度比的溶液进行反应，每个不同的比较生成的材料都要进行表征，看是否符合要求，从而需寻找最佳比例；二是反应生产物的荧光性能的变化，难以确定反应的最佳方案；三是阳离子淀粉的制备，还有发生反应所需要条件的确定和催化剂的确定；四是淀粉的吸附量的测定等等。五是各种产品的表征，以及图谱分析；六是怎么样把固体粉末状的荧光材料均匀分散到淀粉溶液水凝胶体系中，不产生团聚现象，影响荧光性能；七是淀粉溶液中各组分之间的配比与碳点荧光性能之间的定性关系。

3. 国内外研究现状（文献综述）

本次课题就是基于碳点的这个特性进行试验，荧光性能是因为有量子限域效应又或者是表面效应而发射可调节的荧光^[1]，运用不同的方法会得到不同颜色的碳点，发射峰从深紫色到红色再到近红外区域，最常见的是蓝色和绿色荧光。

简单来说：当碳点受到外界光的激发的时候，电子会从低能级跃迁到高能级，在高能级的时候不稳定再向低能级跃迁时就释放光子发出荧光。经过证明碳点发射荧光是由于量子限域效应和依据尺寸大小而变。比如说此化合物的催化性能较好，而且其成本较低，合成起来也是简单方便，且合成和修饰的方法较多，还有一点性质就是不会污染环境、比较环保。在1848年瑞典的circa是最早发现碳点的，因为它与滑石比较像，且含有大量的水分，故将其命名为碳点^[2]。在自然界中地球岩石圈的演化中诞生了碳点，主要是由风化产生的金属阳离子共沉淀于含盐的水溶液中然后再陈化，最后结晶而形成的。由于形成的环境复杂所以储存在自然界中的量比较少。由于碳点具有的多功能性及特异性，可以应用在很多领域，而且取得的效果还是比较理想的，所以越来越多的人对碳点进行更加广泛的研究。：

其结构通式中m² 可以为二价的mg² 、zn² 、 c0² 、 mn² 、cu² 等离子；m³ 为a1³ 、cr³ 、co³ 、fe³ 、sc³ 等三价金属离子，y^n-为层问插层的阴离子，可以为oh^-、c1^-、n0₃^-、co₃^2-、so₄^2-等无机及有机阴离子^[3-6]。，x为三价金属离子与二价和三价金属离子之和之比，及x=m³ /(m² m³ )，x大小会对产物的纯净程度有直接的影响，范围一般在0.17到 0.33之间^[7-8]。反应中加甲酰胺是因为c、n、o元素是构成荧光发色基团的基础，在200℃高温下与碳点中的水反应生成荧光发色基团。

4. 研究方案

我们分两个工艺路线，一条是用碳点为原料，即硝酸铝（al(no₃)₃）和硝酸镁（mg(no₃)₂）加水（h₂o）混合，在一定的温度下反应一段时间，进行老化。然后进行研磨，研磨成粉末状，变成固体材料，又称前驱体；然后用前驱体加上甲酰胺在一定的温度下反应一段时间，接着进行离心分离出丙酮沉淀。最后进行表征。

另一条工艺路线是可溶性淀粉加上水和aps(过硫酸铵)，再加上交联剂进行交联反应。生成的产物进行烘干处理，最后是表征 。淀粉的交联反应如图4.1

然后把两种产物进行混合之后在进行荧光表征，然后进行图谱分析，研究其性能方面。

5. 工作计划

12月 25日~12月31日 完成英文文献的翻译。

1月1日~1月 7日 查阅资料，完成开题报告，为实验做准备。

1月 8 日~1月13日 修改完善开题报告，完成开题答辩。