碳点(Carbon dots,缩写为CDs)作为一种新型的零维碳纳米材料,表面含有丰富的官能团,粒径小于10 nm。与传统的有机染料和半导体量子点相比,碳点具有诸多优点,例如可调的光致发光、优异的水溶性、良好的生物兼容性、独特的光学和物化性质、低毒性以及制备成本低等,广泛用于生物传感、生化分析、光催化、荧光成像和药物递送等领域。本文以柠檬酸铵和柠檬酸分别作为碳源,通过简单的一步水热法合成不同荧光特性的碳点,并采用各种表征手段对碳点的形貌特征、化学结构和光学特性进行分析。此外,利用碳点的荧光特性建立了对利福平、绿原酸、Cu2+和谷胱甘肽的检测新方法,并探讨了反应机理。具体研究内容如下:1.利用一步水热法合成的碳点作为荧光探针检测利福平以柠檬酸铵和硫氰酸铵为原料,通过低成本的一步水热法合成发蓝色荧光的碳点。碳点的最大激发和最大发射波长分别为350 nm和443 nm,并且具有发射波长不随激发波长变化的光学性质,荧光量子产率约为14%。同时,基于利福平和碳点之间的内滤效应,导致利福平可以高效地猝灭碳点的蓝色荧光。据此建立了一种检测利福平的新方法。最佳实验条件下,其线性范围为0.43-49.0 mg L-1,检出限低至0.13 mg L-1。该法适用于利福平胶囊中利福平含量的测定。2.碳点的水热合成及其在绿原酸检测中的应用利用碳点为荧光探针构建了一种新型的、灵敏的检测绿原酸的方法。以柠檬酸和L-组氨酸作为反应前驱体,通过一步水热法合成发射波长依赖激发波长的荧光碳点,水溶性好,光学稳定性高,荧光量子产率为22%,最大激发和发射波长分别为340 nm和414 nm。绿原酸的加入,导致碳点的荧光强度降低,在1.53-80.0μmol L-1的浓度范围内,绿原酸的浓度和碳点的荧光猝灭程度之间呈现良好的线性关系,检出限为0.46 μmol L-1。该法适用于咖啡和金银花样品中的绿原酸含量测定。3.基于碳点的比率荧光探针灵敏、选择性地检测Cu2+和谷胱甘肽以邻苯二胺和柠檬酸分别作为氮源和碳源,采用一步水热法制备发蓝色荧光碳点,其最大荧光峰位于446 nm。当碳点、Cu2+和邻苯二胺三者共存时,Cu2+能将无荧光的邻苯二胺氧化为发荧光的2,3-二氨基吩嗪,导致446 nm处的碳点的荧光猝灭,并在562 nm位置产生一个新的荧光发射峰。然而,当向碳点、Cu2+的混合溶液中先加入谷胱甘肽时,Cu2+和谷胱甘肽作用,随后加入邻苯二胺,游离的Cu2+再将邻苯二胺氧化为2,3-二氨基吩嗪。随着谷胱甘肽浓度的增加,游离的Cu2+浓度降低,氧化邻苯二胺得到的2,3-二氨基吩嗪的量减少,导致碳点的荧光强度逐渐增加而2,3-二氨基吩嗪的荧光强度降低。Cu2+和谷胱甘肽浓度与比率荧光强度之间均呈现良好的线性关系,据此提出了一种Cu2+和谷胱甘肽的比率荧光检测新方法。Cu2+和谷胱甘肽线性范围分别为0.25-10.0μmol L-1和1.0-80.0μmol L-1,检出限分别为0.076 μmol L-1和0.30 μmol L-1。该法分别用于水样中Cu2+和血清中谷胱甘肽的检测,结果满意。