荧光碳点类流体的制备及其特性研究

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荧光碳纳米粒子作为一种新型的荧光纳米粒子,相比较于量子点和有机染料,它们具有荧光稳定、无光闪烁、粒径小、无毒等一些特殊的性能,并且原料来源广泛,成本低廉,合成条件相对温和。因此,荧光碳纳米粒子在细胞成像、荧光标记、纳米光电材料等领域有着良好的应用前景,成为替代量子点和有机染料的良好选择。   本文探索出一种新型的碳纳米粒子的表面改性技术,采用类流体技术,在纳米粒子表面引入长的有机分子链后,制备出稳定且具单分散性的羧基化碳点类流体和羟基化碳点类流体,这类材料不仅具有类流体在没有溶剂存在的情况下仍然表现出流动性和零蒸汽压等一些特殊性质,同时也保留了碳纳米粒子的荧光效应,甚至有所提高。用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、荧光光谱(PL)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、热重分析(TGA)、透射电子显微镜(TEM)等表征方法对碳点类流体的结构及性能进行了分析。   通过酸处理一步法制备出羧基化荧光碳纳米粒子,采用NPEQ表面修饰制备出羧基化碳点类流体,其表面有机含量为93%,在80℃下粘度小于0.1 Pa·s,具有很低的粘度;分解温度约为200℃,表明其具有良好的热稳定性,并且保持了其荧光性能,甚至是原始荧光碳纳米粒子的两倍。   通过强碱超声一步法制备出羟基化荧光碳纳米粒子,然后采用DC5700表面接枝制备出碳点有机离子盐,其表面有机含量约为68%。通过进一步与NPES离子交换反应后的羟基化荧光碳点类流体,其总的有机含量为83%,分解温度为200℃,在60℃下粘度小于10 Pa·s,具有很低的粘度;在200℃左右开始分解,表明该体系具有良好的热稳定性,并且未影响其荧光性能,甚至有一定的提高。   改性后的荧光碳点类流体通过流变测试,其损耗模量G"均大于储能模量G,呈现良好的流动性,通过透射电镜表征,由于空间位阻作用都表现出良好的分散性,并且通过溶解性测试,观察到碳点类流体和有机溶剂有很好的相容性,可以溶解于常见的有机溶剂中,而不溶于水。
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