激发依赖多发射荧光碳点的制备及性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

碳量子点(carbon dots，cds)是一类由碳、氢、氧、氮等元素组成，以sp²杂化碳为主的，表面带有大量含氧基团，且颗粒尺寸小于10nm的准球形碳纳米粒子。

2004年，美国南卡罗莱纳大学scrivens等从单壁碳纳米管的纯化中意外分离出具有荧光的碳纳米材料。2006年，美国克莱姆森大学sun等采用激光刻蚀法制备并钝化修饰后得到了具有荧光的碳纳米材料，首次将其命名为cds。碳点的粒径尺寸一般只有几个纳米，具有很大的比表面积，由于其具有优异的水分散性、化学和光稳定性、无毒性、低成本，易于表面官能化和优异的光学性能，荧光碳点逐渐成为碳纳米材料家族中冉冉升起的一颗新星。

近几十年来，随着纳米技术的发展，荧光纳米粒子被逐渐引入到分析化学领域，扩充了荧光分析的“工具箱”，它们主要包括半导体量子点、贵金属纳米簇、碳纳米粒子和硅纳米粒子等。传统有机荧光染料由于吸光系数低、荧光信号弱、易光漂白等问题限制了实时、原位、动态的荧光分析技术的发展。相比之下，荧光纳米粒子具有独特的结构和光学性质、良好的稳定性和生物相容性、易于精准控制及表面功能化。因此以荧光纳米材料为基础的生物传感平台在灵敏度、稳定性、多功能性等方面均展示出了超越传统材料的优势。当然，不同的荧光纳米粒子性质各有千秋。并且，人们一方面专注于剖析每种荧光“工具”的本质和工作原理，以期从根本出发改善和调控其性能；另一方面则根据需求选择适当的材料，尽可能地服务于当下热门的化学传感和生物成像等领域。其中，研究应用最为普遍、发展最为成熟的是半导体量子点，而近期最受瞩目的是被公认为可能代替半导体量子点广泛用于生物体系的碳点。

2. 研究内容和预期目标

本课题主要研究内容：1、溶剂热法合成碳量子点；2、合成前驱物的筛选与优化；3、碳量子点多发射特性机理分析；4、石墨氮结构与多发射荧光的构效关系；5、石墨氮结构的合成方法预期目标：1、合成2-3种碳量子点；2、对各个碳量子点的结构性能进行表征，获得构效关系的基本结论3、对于合成配方中特定前驱物的选取对于碳量子点结构的影响得出基本结论

3. 研究的方法与步骤

研究方法：1、合成方法：溶剂热法合成碳量子点；2、分子结构表征：碳量子点的各项结构表征（TEM、IR等）；3、光学性能测试：碳量子点的各项光学性能表征（吸收、发射等）步骤：1、设计并合成多种碳量子点；2、对合成的碳量子点进行结构表征，TEM、IR等；3、对合成的碳量子点进行光学性能测试，包括吸收光谱、荧光光谱等；4、反复优化配方，得出构效关系、最佳配比的基本结论

4. 参考文献

[1] l. pan, s. sun, a. zhang, k. jiang, l. zhang, c. dong, q. huang, a. wu, h. lin. truly fluorescent excitation-dependent carbon dots and their applications in multicolor cellular imaging and multidimensional sensing[j]. adv. mater., 2015, 27, 7782-7787.

[2] 李欣彤,吴晶,张德蒙,谭明乾,马小军.新型水溶性多色荧光碳点的制备及细胞成像研究[j].分析测试学报,2014,33(04):380-386.

[3] 侯昌顺,葛介超.多色荧光碳点的制备新进展[j].影像科学与光化学,2017,35(01):1-14.

5. 计划与进度安排

（1）2022年2月24日—2022年3月10日

通过查阅相关文献，充分了解实验背景，指定实验方案，完成开题报告，外文文献翻译

（2）2022年3月11日—2022年3月26日