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荧光碳量子点(碳点,CDs)因其具有良好的生物相容性、稳定的荧光性能及低毒性等特征,广泛应用于生物传感、光电器件、光催化、荧光标记等领域。然而,碳点在固态时易猝灭,限制其推广。本文开展高性能CDs纳米胶囊的制备及其在植物生长的应用研究。相关研究概要如下:(1)以聚乙烯醇(PVA)与戊二醛(GA)交联形成聚合物作壳材、水溶性CDs作芯材,通过W/O/W双乳液法构建新型荧光碳点纳米胶囊。探讨溶剂、外水相PVA含量及碳点浓度对CDs纳米胶囊形态及性能的影响;采用FTIR、XPS、XRD、SEM、TEM、粒径分析及TG等手段对CDs纳米胶囊的组成、晶相、形貌及热稳定性进行表征。结果显示,选用环己烷为溶剂、1.5%PVA为外水相、0.3 mg/mLCDs水溶液所获的纳米胶囊具有好的球型结构和荧光强度。XRD及FTIR结果显示,合成的纳米胶囊与CDs一样为无定形结构,CDs芯材表面官能团并没有与PVA壳材基团反应。SEM、TEM及粒径分析表明,CDs纳米胶囊具有明显的球型核壳结构,其平均粒径为317.9 nm。TG结果表明,与芯材CDs相比,CDs纳米胶囊具有更好的热稳定性。对CDs纳米胶囊的光学特性分析表明,由于CDs的胶囊化及有效分散,PVA壳能抑制CDs固态光致发光猝灭,胶囊的量子产率达72.8%。此外,通过封装红色发光CDs,由于PVA壳可以发射有效蓝光,因而可获得双荧光CDs纳米胶囊。(2)采用生菜作为模型,喷施CDs胶囊在其叶面上,探讨CDs胶囊对生菜的生长和生理影响。综合分析CDs胶囊的孔结构、缓释性能、以及胶囊在叶面上的粘附性能和光学性能,发现CDs胶囊具有明显的介孔结构,平均孔径为30 nm,为缓释CDs提供通道,并增强UV光吸收,在可见光区域获得大于80%的透射率;此外,胶囊能有效粘附在叶面上并发射出叶绿体吸收的可见光,从而增强植物的光合作用。将3900 mg/L CDs纳米胶囊悬浮液喷洒在叶片上能获得最佳效果,具有最大净光合作用速率和最高Chl a/b。可溶性糖、可溶性蛋白质、游离氨基酸含量分别增加66.02%,22.14%,15.69%。上述结果表明,合成的纳米胶囊作光肥喷洒叶面,能增强光合作用,为促进植物生长和生理过程提供可能的方案。