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量子点及其纳米复合物的制备与生物分析应用

作　者: 王圣
导　师: 石建军
学　校: 安徽理工大学
专　业: 应用化学
关键词: CdTe量子点超声电化学石墨烯量子点荧光细胞成像
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本论文制备了几种荧光纳米材料,包括CdTe量子点(QDs),石墨烯量子点等荧光量子点,并与六方氮化硼组装合成了氮化硼-石墨烯量子点纳米复合材料。利用X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、荧光光谱(PL)、电子能量散射谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)以及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段,对产物的组成、形貌和尺寸等进行了表征,并且对产物的细胞成像等性质进行了初步的研究。主要内容概述如下：1.超声电化学一步法合成水溶性CdTe量子点利用超声电化学方法在没有N2保护的条件下简单、快速的在水相中合成了荧光发射波长在509-565nm范围内的水溶性CdTe量子点。实验表明电流强度、电流脉冲宽度、反应温度等参数能够调节CdTe量子点的荧光发射波长。此方法有望用于其他半导体量子点的合成。2.超声电化学快速制备近红外CdTe量子点与细胞成像针对当前水溶性量子点合成路线复杂、量子产率低的现状,在无N2保护的条件下,采用简便的超声电化学方法快速合成了CdTe量子点前驱体；并对不同条件下制得的前驱体加热回流,得到水溶性、高质量的近红外CdTe量子点。产物的形貌、结构、组成通过]HRTEM、XRD等手段表征。考察了超声电化学参数和加热回流条件对量子点荧光性质的影响。通过控制电流脉冲宽度、反应时间、反应温度等参数,实现了CdTe量子点前驱体的可控制备；通过调节加热回流条件得到不同荧光发射波长的CdTe量子点；选用602nm近红外发射波长的CdTe量子点成功标记了子宫颈癌细胞(Hela),并利用共聚焦技术实现了肿瘤细胞的显微成像观察。和传统的量子点合成方法相比,超声电化学方法具有合成路线简单、参数易调可控的特点；拓展了超声电化学在纳米材料制备领域的应用,为高品质半导体量子点的快速制备提供了新的思路。3.石墨烯量子点-六方氮化硼纳米复合物的制备及其细胞成像应用通过静电组装的方法将石墨烯量子点(GQDs)组装到六方氮化硼纳米片(HBN)上,制备了新颖的HBN-GQDs纳米复合材料。HBN-GQDs纳米复合物具有许多优良的特性,如发射较强的绿色荧光、良好的稳定性、水溶性以及在Hela细胞中非常低的毒性。这些性质使得HBN-GQDs纳米复合物在生物应用领域有着较好的前景。活细胞的成像结果表明,HBN-GQDs有望用于细胞内成像和治疗领域。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-13
第一章绪论  13-22
  1.1 荧光纳米材料的概述  13-14
    1.1.1 荧光的产生  13
    1.1.2 荧光纳米材料的简介  13-14
    1.1.3 荧光纳米材料的应用  14
  1.2 半导体量子点概述  14-18
    1.2.1 半导体量子点基本性质  14-15
    1.2.2 半导体量子点的制备  15-17
    1.2.3 半导体量子点的应用  17-18
  1.3 石墨烯量子点的概述  18-21
    1.3.1 墨烯量子点的基本性质  18
    1.3.2 石墨烯量子点的合成方法  18-20
    1.3.3 墨烯量子点的应用  20-21
  1.4 本论文研究内容  21-22
第二章超声电化学一步法合成水溶性CdTe量子点  22-33
  2.1 前言  22-23
  2.2 实验部分  23-25
    2.2.1 材料与仪器  23
    2.2.2 合成CdTe量子点  23-24
    2.2.3 荧光量子产率的测定  24-25
  2.3 结果与讨论  25-32
    2.3.1 CdTe量子点的表征  25-26
    2.3.2 CdTe量子点合成机理  26-27
    2.3.3 反应温度的影响  27-29
    2.3.4 超声电化学参数的影响  29-31
    2.3.5 pH值的影响  31-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章超声电化学快速制备近红外CdTe量子点与细胞成像  33-43
  3.1 前言  33
  3.2 实验部分  33-35
    3.2.1 试剂与仪器  33-34
    3.2.2 合成CdTe量子点  34
    3.2.3 细胞成像  34-35
    3.2.4 荧光量子产率的测定  35
  3.3 结果与讨论  35-42
    3.3.1 CdTe量子点的表征  35-37
    3.3.2 反应时间的影响  37-38
    3.3.3 超声电化学反应温度的影响  38-39
    3.3.4 pH值的影响  39-40
    3.3.5 电流脉冲宽度的影响  40
    3.3.6 回流时间  40-41
    3.3.7 细胞成像  41-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章石墨烯量子点-六方氮化硼纳米复合物的制备及其细胞成像应用  43-52
  4.1 前言  43-44
  4.2 实验部分  44-46
    4.2.1 实验试剂与仪器  44-45
    4.2.2 合成石墨烯量子点  45
    4.2.3 HBN纳米片的制备  45
    4.2.4 合成HBN-GQDs纳米复合物  45
    4.2.5 MTT分析  45
    4.2.6 细胞成像  45-46
  4.3 结果与讨论  46-51
    4.3.1 HBN-GQDs纳米复合物的合成和表征  46-49
    4.3.2 细胞毒性和细胞成像  49-51
  4.4 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-59
致谢  59-60
作者简介及读研期间主要科研成果  60

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