碳量子点是近年来碳材料中的新星,它和传统半导体量子点一样拥有纳米级的粒子尺寸、优秀的电子传导能力和极强的荧光,比传统半导体量子点更有生物相容性,更容易实现表面官能化,制备过程更加简单。碳量子点在生物学成像、光催化、太阳能电池和荧光分析领域都已经有所应用,具有比传统半导体量子点更广阔的发展潜力。当前对碳量子点的研究主要集中于N、S单掺或二元共掺碳量子点,对其它掺杂元素和三元共掺碳量子点的研究较少。对包覆碳量子点的制备方法及应用研究不足。缺少简单高效合成荧光可调碳量子点的方法。碳量子点荧光分析目标主要集中于Fe3+和Hg2+,对其它分析目标(尤其是阴离子和中性分子)研究不足,荧光检测机理探讨不够深入。针对上述研究背景,本研究在第三章中,使用水热法制备N、S、P三元共掺碳量子点,再以共掺碳量子点为荧光探针,实现对Eu3+离子的检测。此章节研究的意义在于填补了相关领域内对三元共掺碳量子点的研究的空白,创新性地建立了荧光分析Eu3+离子的检测方法。在第四章中,先制备N掺杂碳量子点,再用对甲基磺醜化环糊精对其进行包覆,制备出β-环糊精包覆的碳量子点;包覆碳量子点的荧光强度会被F-离子增强,基于此原理开发了对F-离子的荧光分析新方法。此章节为包覆碳量子点的制备提供了新思路,拓展了碳量子点在检测阴离子方面的应用,在众多碳量子点检测阳离子的研究中有特殊的意义。在第五章中,以邻苯二胺和正丙醇为原料制备了发射光为黄光的碳量子点;基于黄光碳量子点和金纳米粒子的荧光内滤效应,建立了检测三聚氰胺的新方法。此章节研究的意义在于制备出了较少见的发射光为黄光的碳量子点,为制备荧光可调碳量子点迈出探索性的一步;开发的检测方法体现了荧光内滤原理的灵活运用,对三聚氰胺的检测范围和国标使用的液相色谱法基本一致,具有操作简便、检测成本低等优点。得到的结论有:(1)N、S、P三元共掺碳量子点的平均粒径为20 nm;紫外可见吸收光谱在209 nm和342 nm处有明显的吸收峰,分别对应共轭体系中的π-π*跃迁和表面态能级;X射线光电子能谱证实N、S、P与C都形成了化学键;红外吸收光谱显示碳量子点表面含有丰富的羟基、氨基和C=O、C-N、P-O、C-S结构。共掺碳量子点最大激发波长350 nm,最大发射波长443 nm,发射光为蓝光,半峰宽77 nm,没有基于激发光改变发射光的现象。共掺碳量子点检测Eu3+线性范围为4.878 μmol·L-1到33.33 μmol-L-1,线性方程为△F=10.2C-19.2,相关系数0.998,检出限为0.367μmol·L-1,选择性良好,在模拟废水检测Eu3+中平均回收率103.6%。(2)环糊精包覆碳量子点平均粒径为50 nm;在215 nm处有紫外可见吸收峰,说明含有其含有大量π-π*键;X射线光电子能谱说明β-环糊精通过C-N-C结构与量子点碳骨架相连,形成包覆;红外吸收光谱显示碳量子点表面含有丰富的羟基、氨基和C=O、C=C、C-N、C-O-C等官能团。包覆碳量子点最大激发波长348 nm,最大发射波长462 nm,发射光为蓝光,半峰宽92 nm,有基于激发光改变发射光的现象。检测F-线性范围27.62 μmol·L-1到544.6 μmol·L-1 线性方程为△F=0.383C-1.69,线性相关系数0.998,检出限0.367 μmol·L-1,选择性良好,在检测牙膏中的F-离子实验中平均误差5.8%。(3)黄光碳量子点平均粒径为30 nm;紫外可见吸收峰图谱说明碳量子点含有π-π*键和表面态能级吸收;X射线光电子能谱显示碳量子点含有C、N、O元素;红外吸收光谱说明其表面有丰富的羟基、氨基和C=O、C=C、C-N、C-O-C结构。黄光碳量子点最大激发波长415 nm,最大发射广西大学硕士学位论文 碳量子点的制备及其在荧光分析中的应用研究波长556 nm,半峰宽78 nm,发射光为黄光,CIE坐标为(0.45,0.56)。检测三聚氰胺线性范围为50.0 μmol·L-1到700.0 μmol·L-1,线性方程为△F=0.421C-22.3,线性相关系数 0.991,检出限 5.808 μmol·L-1。