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高荧光量子产率掺氮碳量子点的制备及表征

荧光纳米材料由于在光伏设备、光催化、离子检测、生物成像、生物传感器等领域具有极大的应用潜力及价值,引起了研究人员的广泛注意。其中碳量子点(CQDs)由于与传统半导体量子点、有机染料一样具有良好的化学稳定性、抗光漂白性,与贵金属纳米团簇相比具有低毒性、良好生物相容性、环境友好性、抗光漂白性等优点而备受关注[1-7]。

水热法是目前制备碳量子点常用的方法之一,但制备的碳量子点荧光量子产率通常较低从而限制了碳量子点的应用。研究发现对碳量子点表面进行钝化有利于增强荧光发射强度,因此对碳量子点表面进行杂原子掺杂和钝化成为提高荧光量子产率的主要方法之一,其中氮元素掺杂碳量子点较为常见。Campos等[8]以乳糖为碳源,NH3为氮源,制备了荧光量子产率为11%的N-CQDs; Borse等[9]采用水热法协同微波作用制备了荧光量子产率为17.73%的N-CQDs; Li等[10]对C3N4乙二胺悬浮液进行回流加热得到荧光量子产率为28.5%的掺氮碳量子点。但鲜有制备条件对荧光量子产率的影响及较优制备工艺相关研究报道。本研究以无水柠檬酸为碳源,三羟甲基氨基甲烷(Tris)为氮源,采用一步水热法制备高荧光量子产率掺氮碳量子点(N-CQDs)。在单因素实验的基础上,以反应温度、反应时间和Tris质量为自变量,以高荧光量子产率为响应值,对N-CQDs较佳制备工艺参数进行探索,为高荧光碳量子点的规模化制备提供可行的思路与技术参考。