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碳点(CDs)是一种尺寸小于10 nm,高度单分散的新兴荧光纳米材料。具有强的化学稳定性,可调光致发光和优异的生物安全性。基于上述优异的性质,CDs在药物载体,传感,生物成像和催化等方面具有潜在的应用。一般而言,CDs的制备方法包括“自上而下”和“自下而上”两种。前者主要是电化学合成,激光烧蚀,放电合成和直接碳化。后者主要包括热解,微波辅助,湿氧化和水热合成。第一章:简要综述了CDs及其CDs的合成方法,光学性质,改进光学性能的方法以及CDs的应用。并对选题背景及主要研究内容进行了阐述。第二章:以乙二胺四乙酸和丙烯酰胺为反应前驱体,采用一步热解法制备出蓝色荧光氮掺杂碳点(N-CDs)。通过透射电镜(TEM)、红外(FT-IR)、紫外(UV-vis)和荧光(FL)等手段对N-CDs的表面形貌,表面官能团,光学性质等进行表征。该N-CDs具有小尺寸,低毒性,生物相容性和可调光致发光。基于内滤效应,苦味酸(PA)可以有效地猝灭N-CDs的荧光。在0.1-30μM范围内,N-CDs的荧光强度与PA的浓度具有良好的线性关系,检出限为46 nM。该方法已成功应用于汾河水样中PA的分析测定。第三章:以邻苯二胺和双氰胺为反应前驱体,采用一步水热法制备出黄色荧光N-CDs。通过TEM、FT-IR、拉曼(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、UV-vis和FL等手段对N-CDs的表面形貌,表面官能团,光学性质等进行表征。该N-CDs为均匀分散的球形纳米颗粒,具有良好的溶解性,优异的光致发光和耐光漂白性。在0.1-39μM浓度范围内,N-CDs的荧光强度被4-硝基苯酚(4-NP)线性猝灭,基于这种现象,建立了一种新的检测4-NP的方法,并用于实际样品分析。方法检出限为50 nM。该N-CDs由于其毒性低,尺寸小和生物相容性好而被进一步应用于卵囊藻的生物成像。第四章:以邻苯二胺和尿素为原料,采用一步水热法制备出黄色荧光N-CDs。通过TEM、FT-IR、XPS、UV-vis和FL等手段对N-CDs的表面形貌,表面官能团,光学性质等进行表征。该N-CDs具有低毒性,高生物相容性,耐光漂白性和丰富的官能团。基于形成稳定的没有荧光的基态复合物,N-CDs的荧光可被Co(Ⅱ)有效猝灭。在0.1-30μM范围内,N-CDs的荧光强度被Co(Ⅱ)线性猝灭。检出限达52 nM。该方法已应用于实际样品中Co(Ⅱ)的分析。此外,该N-CDs也用作斑马鱼体内生物成像的染色探针。本论文,使用了便宜,易得,低毒的原料,通过绿色合成工艺,得到了三种功能性荧光CDs,实现了对水样中PA、4-NP和Co(Ⅱ)含量的测定。同时,由于制得的CDs毒性低,尺寸小和生物相容性好而被进一步用于生物成像,具有潜在的应用价值。