【摘 要】
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碳点(CDs)是一类新型的碳纳米材料,因其良好的水溶性、较低的毒性、优异的光学性质和适度的稳定性而备受关注,可用于环境监测、食品分析、生化分析、药物检测、疾病诊断和生物成像等。用于制备CDs的碳源非常丰富,有机分子、天然生物质和其他含碳材料都可用于制备CDs,而杂原子的掺杂还能适度改善CDs的性能。本文以自然界中储量非常丰富的壳聚糖作为碳源,首先采用元素共掺杂策略,通过简单有效的一锅法合成了在33
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碳点(CDs)是一类新型的碳纳米材料,因其良好的水溶性、较低的毒性、优异的光学性质和适度的稳定性而备受关注,可用于环境监测、食品分析、生化分析、药物检测、疾病诊断和生物成像等。用于制备CDs的碳源非常丰富,有机分子、天然生物质和其他含碳材料都可用于制备CDs,而杂原子的掺杂还能适度改善CDs的性能。本文以自然界中储量非常丰富的壳聚糖作为碳源,首先采用元素共掺杂策略,通过简单有效的一锅法合成了在330 nm激发,最大发射波长为408 nm的蓝色荧光碳点CS-CDs。该碳点对水溶液中的Cr(Ⅵ)显示出良好的选择性,在Cr(Ⅵ)的浓度处于1-400μM时,其荧光强度随着浓度增加而淬灭,显示了较宽的检测范围和高灵敏度,检出限(LOD)低至0.59μM,可以对天然水体和废水中的Cr(Ⅵ)进行监测。通过对荧光寿命,紫外吸收光谱等检测推断Cr(Ⅵ)淬灭CS-CDs荧光主要通过内滤效应。另外,CS-CDs还可用于微生物燃料电池(MFC)阴极上的电化学活性细菌(EAB)中Cr(Ⅵ)的监测,这对于了解金属和活性菌的协同作用有着重要意义。其次,选择聚乙烯醇与壳聚糖作为复合材料的前驱体,进一步开发了基于CS-CDs的低成本的荧光水凝胶传感器,仅在便携式手持紫外灯的辅助下,用于定量检测水中的Cr(Ⅵ)。通过智能手机记录复合材料的荧光信号,并利用Image J软件将其转换为与Cr(Ⅵ)浓度相关的灰度参数。该复合材料在10-300μM的宽范围内可定量检测Cr(Ⅵ),LOD为2.83μM。以上结果表明基于壳聚糖的CS-CDs及其复合材料,具有检测水中Cr(Ⅵ)的巨大应用潜力。以羧甲基壳聚糖碳点为原料,采用一步水热法制备了青色发光碳点CM-CDs。该碳点对食品饮品中的添加剂苋菜红有较高的选择性。CM-CDs可在较宽的浓度范围内(0~250μM)定量检测苋菜红,LOD低至0.45μM。基于CM-CDs制备的CDs-试纸条可用于苋菜红简便快速检测。然后,进一步探究了CDs-试纸条对不同浓度苋菜红的光响应,通过Image J软件辅助处理,可得随着苋菜红浓度增加,CDs-试纸条的青色荧光逐渐降低,这意味着CDs-试纸条具备实际应用的潜力。
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