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新型多颜色荧光纳米生物材料制与研究

作　者: 盛进
导　师: 陈乾旺
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 二氧化硅荧光中心纳米生物材料颜色量子点结构表面修饰制备方法正硅酸胶体化学法激发光波长纳米金溶剂热法研究小组水热法缺陷浓度共沉淀法水相合成纳米晶微乳液法共平面
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文主要围绕在新型无毒的多颜色荧光物质的制备上。论文首先综述了目前用于生物学上的荧光标记物:有机荧光分子,量子点,稀土类荧光物质。然而这些荧光物质在生物学都存在着两个比较大的缺点,一个是本身都是有毒的,二是荧光都比较单调,只能发射单一颜色的光。针对这一现状,本文提出两种新的多颜色、无毒荧光物质的制备方法并研究了其荧光特性。1、水溶性多颜色荧光碳量子点:简单通过浓硫酸脱水一步法制备水溶性的碳的量子点。在没有表面修饰的情况下,碳的量子点表现出多颜色的荧光:荧光强度随着PH的上升而变强,在强酸性条件下任然能保持较强的荧光(中性条件下荧光强度的65%);同时,荧光对大部分的金属离子并不敏感。不同于传统的量子点的是,因为不含有重金属,且性能稳定,可以预见这种新型的量子点在生物标记上和一些极端条件下的应用将有十分大的潜在应用。2、多颜色荧光碳掺杂二氧化硅:利用浓硫酸对正硅酸四乙酯的脱水作用制备了粉红色的荧光产物。化学分析显示产物为无定形二氧化硅,并含有少量的碳,少量的碳在产物中以C-O键和C=O的形式存在。正是由于掺杂在二氧化硅结构中的C导致的缺陷,成为荧光中心,使产物具有较强的荧光;而产物中C元素的分布不均匀,也导致了在二氧化硅禁带中产生了很多不同的能级,从而使产物在不同入射光条件下都有激发,并且发射波长能够覆盖可见光区域。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
第一章绪论  8-34
  1.1 引言  8
  1.2 有机物荧光分子  8-14
    1.2.1 荧光机理  8-9
    1.2.2 荧光物质分类及结构与荧光的关系  9-10
      1.2.2.1 共轭体系  9
      1.2.2.2 共轭大π键共平面及平面刚性  9
      1.2.2.3 取代基  9-10
      1.2.2.4 有机物荧光分子分类  10
    1.2.3 影响荧光的因素  10-11
      1.2.3.1 温度  10
      1.2.3.2 溶剂  10
      1.2.3.3 PH  10-11
    1.2.4 有机物类荧光物质的应用  11-14
      1.2.4.1 蛋白质标记技术  11-12
      1.2.4.2 阳离子荧光探针  12
      1.2.4.3 阴离子荧光探针  12-13
      1.2.4.4 自由基小分子荧光探针  13-14
  1.3 量子点  14-22
    1.3.1 量子点发光机理  14-17
    1.3.2 常见量子点分类  17
    1.3.3 量子点的制备  17-19
      1.3.3.1 电化学沉淀法  18
      1.3.3.2 微乳液法  18
      1.3.3.3 光化学方法  18
      1.3.3.4 有机相胶体化学法  18-19
      1.3.3.5 水相合成法  19
      1.3.3.6 核-壳类量子点的制备  19
    1.3.4 量子点的功能性修饰  19-21
      1.3.4.1 双功能分子  19-20
      1.3.4.2 表面硅烷化修饰  20
      1.3.4.3 静电作用修饰  20-21
      1.3.4.4 聚合物修饰  21
    1.3.5 量子点的应用  21-22
      1.3.5.1 金属离子探测  21-22
      1.3.5.2 有机分子的检测  22
      1.3.5.3 生物分子检测  22
      1.3.5.4 生物体成像  22
  1.4 稀土金属离子荧光  22-26
    1.4.1 荧光机理  22-23
    1.4.2 稀土金属荧光特性  23-24
    1.4.3 稀土金属荧光制备  24-25
      1.4.3.1 水热法  24
      1.4.3.2 溶剂热法  24-25
      1.4.3.3 溶胶凝胶法  25
      1.4.3.4 共沉淀法  25
    1.4.4 稀土金属荧光在生物学上的应用  25-26
  1.5 选题背景及研究内容  26-27
  参考文献  27-34
第二章一步法制备水溶性多颜色荧光碳量子点  34-48
  2.1 引言  34-35
  2.2 实验  35-36
    2.2.1 实验试剂  35
    2.2.2 实验方法  35
    2.2.3 实验表征  35-36
  2.3 结果与讨论  36-45
    2.3.1 结构表征  36-38
    2.3.2 荧光性质研究  38-42
    2.3.3 金属离子稳定性研究  42-45
  2.4 结论  45
  参考文献  45-48
第三章一步法制备多颜色荧光碳掺杂二氧化硅  48-60
  3.1 引言  48-49
  3.2 实验  49-50
    3.2.1 实验原料  49
    3.2.2 制备方法  49
    3.2.3 表征方法  49-50
  3.3 结构与讨论  50-56
    3.3.1 化学结构  50-53
    3.3.2 荧光特性  53-55
    3.3.3 荧光机理  55-56
  3.4 总结  56
  参考文献  56-60
致谢  60

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