氮掺杂荧光碳纳米材料的合成、表征及应用

荧光碳纳米材料（FCNs）在生物成像、重金属离子检测、生物分子检测、光电材料等领域展现了广阔的应用前景。本文合成了具有较高荧光量子产率、水溶性良好的FCNs，并将其成功用于环境中汞离子、L-半胱氨酸、碘离子和次氯酸的检测。主要研究内容如下：
　　（1）在油酸介质中，以酒石酸、柠檬酸和乙二胺通过溶剂热法一步合成了氮掺杂荧光碳量子点（N-CQDs）。通过透射电镜（TEM）、元素分析、X-射线光电子能谱（XPS）、荧光、紫外光谱等进行了表征。该N-CQDs粒径均匀，荧光量子产率(QY)可达42％。该N-CQDs具有良好的水溶性，可用来检测环境中的汞离子、L-半胱氨酸和碘离子，构建了体系荧光“off-on”模式。
　　（2）上述以酒石酸、柠檬酸和乙二胺通过溶剂热方法一步合成的N-CQDs可直接用来检测环境中的次氯酸，构建了体系荧光“turn-off”模式。该N-CQDs对次氯酸具有高选择性和高灵敏度，次氯酸对N-CQDs荧光的猝灭程度达到95%，次氯酸浓度与体系荧光具有良好的线性关系，线性范围为0～27μM，检测限为29.7 nM。
　　（3）在油酸介质中，以酒石酸和尿素通过溶剂热方法一步合成了荧光氮化碳纳米粒子(CNNPs)。通过透射电镜（TEM）、元素分析、X-射线光电子能谱（XPS）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）、X-射线衍射图谱(XRD)、荧光紫外光谱等分析表明，该CNNPs具有交联状的氮化碳晶体结构，荧光量子产率(QY)达17.9%，可用于检测环境中的次氯酸，构建了体系荧光“turn-off”模式。次氯酸对CNNPs荧光的猝灭程度达到93%，线性范围为0～30μM，检测限为13 nM。