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荧光碳点(carbon dots)是一种粒径小于10 nm的新型零维的碳基纳米材料,其具有制造成本低、合成方法简单、化学稳定性好、生物相容性良好、毒性低、环境友好和发光性能独特等优点。此外,利用不同碳源合成的碳点具有各不相同的物理、化学及光学等特性,碳点因此得以广泛应用于分析检测、生物传感、生物成像和纳米医学等领域。基于碳点优异的特性,本论文通过对碳源的筛选,合成了具有发绿色荧光的碳点,并运用多种表征手段研究了碳点的形貌结构、物理及化学稳定性、光学性能。并以碳点作为荧光探针,构建检测生物分子、重金属离子和环境污染物的荧光化学传感器,同时探讨了其对目标物的响应性能和反应机理。本论文的主要开展工作如下:1.以半胱氨酸和H2O2为原料制备绿色荧光碳点及其用于羟高铁血红素的检测以L-半胱氨酸和H2O2为前驱体,通过水热法制备得到发绿色荧光特性的碳点。并通过高分辨透射电镜、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、荧光光谱、紫外-可见吸收光谱对其进行了研究。其具有一些令人着迷的优点,如优异的水溶性、高荧光量子产率、以及在宽pH范围(7.0-11.0)和高离子强度溶液中具有良好的稳定性。羟高铁血红素是血红素的氧化态,其具有与三价铁结合的羟基。人体内异常的羟高铁血红素含量可导致各种炎症性病变。因此,仍然需要建立一种快速,灵敏和有效的羟高铁血红素检测方法。令人兴奋的是,基于内滤效应的机理,羟高铁血红素能快速和选择性地猝灭碳点荧光。因此,本文以绿色荧光碳点作为免标记荧光探针用于羟高铁血红素的检测,碳点荧光探针的猝灭效率与羟高铁血红素的浓度在0.5-30μM的范围内显示出良好的线性,其检测限为0.1μM。最后,该探针成功地应用于检测人血液样品中的羟高铁血红素。2.以水杨酸钠和乙二胺为原料制备绿色荧光碳点及其用于Hg2+和生物巯基的检测本章中,以水杨酸钠和乙二胺(EDA)为前驱体合成了绿色荧光碳点。合成碳点具有一些吸引人的特性,如良好的抗氧化性,优异的水溶性,以及在高离子强度溶液和pH值为6.0-10.0的溶液中的优异稳定性。与其他金属离子相比,仅有Hg2+可以猝灭碳点的荧光,并且随着生物巯基的引入,碳点/Hg2+体系的荧光得到恢复。因此,使用碳点作为用于检测Hg2+和生物巯基(谷胱甘肽,高半胱氨酸和半胱氨酸)的荧光探针构建off/on荧光双传感器。此外,该荧光传感器具有出色的选择性和灵敏度,而Hg2+的线性范围为0.05-10μM,检出限为44 nM。谷胱甘肽,高半胱氨酸和半胱氨酸均具有0.5-10μM的线性响应,检测限分别为80,76和69 nM。此外,荧光双传感器成功用于检测实际水样中的Hg2+和人血浆中的生物巯基。3.基于绿色荧光碳点构建荧光探针用于MnO4-的检测以水杨酸钠和乙二胺(EDA)作为原料,通过一步水热法制备得到发绿色荧光的碳点。同时,基于内滤效应构建了一种以碳点作为荧光探针来测定MnO4-的方法,其具有快速的响应时间、高的灵敏度、测定条件温和(室温下)、免标记检测的优点。基于此,我们以该碳点用作荧光探针来检测水溶液中的MnO4-,碳点的荧光猝灭效率与MnO4-的浓度在0.1-5μM的范围内具有良好的线性响应,其检测限为33 nM。最后,该方法也应用于自来水和湖水中MnO4-含量的检测。