李焕焕:荧光碳点的制备及重金属离子检测和吸附研究论文

李焕焕:荧光碳点的制备及重金属离子检测和吸附研究论文

本文主要研究内容

作者李焕焕(2019)在《荧光碳点的制备及重金属离子检测和吸附研究》一文中研究指出:荧光碳点(CDs)是一种粒径小于10 nm的新型碳纳米材料,具有低毒性、生物相容性好等优点,可作为一种新型荧光探针,然而CDs在荧光量子产率、灵敏度、选择性方面以及荧光活性等方面尚不够高。因此,具有高荧光量子产率的功能化荧光CDs探针的开发和应用就变得非常重要。本文通过不同的氨基钝化剂制备了三种CDs。鉴于CDs聚集态下会导致荧光淬灭,且水溶性极强,不利于工业化应用的问题,将荧光量子产率最高的CDs聚合到微凝胶中,制备了兼具重金属离子检测和吸附双重功能的凝胶材料。将特异性检测Hg2+的CDs接枝到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)无纺布上,制备了Hg2+荧光检测材料。首先,分别采用乙二胺、三聚氰胺和聚酰胺胺作为钝化剂,柠檬酸作为碳源,通过水热法,合成了 CDs-1、CDs-2、CDs-3三种荧光碳点,并对其组成、结构和荧光性能进行了表征。研究表明,三种不同钝化剂所制备的荧光碳点均具有-NH2、-COOH、-OH等大量官能团,没有明显聚集,分布较均一,粒径分布均在7-8 nm左右,均具有激发波长依赖性。CDs-1荧光强度最高,荧光量子产率最大为86.37%;在金属离子选择性方面,Hg2+、Cu2+-和Fe3+对CDs-1具有淬灭效应;Hg2+对CDs-2具有特异性淬灭;Hg2+、Cu2+对该CDs-3有明显淬灭效果。将CDs-1与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)反应,得到具有双键的PCD(Polymerizable carbon dots),将其作为荧光探针,与丙烯酰胺(Am)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)通过反相乳液聚合,制备了 P(Am-CD-AMPS)微凝胶。研究表明,微凝胶保留了 CDs-1的荧光特性和金属离子响应性。所制备的微凝胶对于Hg2+、Fe3+和Cu2+的检测极限分别为2.3 nM、3.2μM和1.3μM,均低于世界卫生组织有关饮用水的最高排放标准,且对Fe3+和Cu2+有一定的吸附。动力学机理研究表明,对Fe3+和Cu2+的吸附符合准二级动力学模型,即倾向化学吸附。通过解吸附实验,微凝胶的荧光再生性能和吸附再生性能均达到初始的80%以上。P(Am-CD-AMPS)微凝胶同时实现了重金属离子的检测和吸附。此外,通过戊二醛(GA)将CDs-2接枝到2-甲基-1,5-二氨基戊烷(DAMP)改性的PET无纺布表面,制备了PET-DAMP-CDs荧光无纺布。研究结果表明,CDs-2可以特异性检测Hg2+,在浓度5×10-8~25 ×10-8mol/L的范围内有良好的线性关系,检测极限可达到2nM,可以检测污水中痕量的Hg2+。PET-DAMP-CDs无纺布保留了CDs固有的荧光性能,紫外光下发出很强蓝光荧光,且能够被Hg2+所淬灭,具备稳定、环保、便捷、成本低等优点,是一种有发展前景的检测材料。

Abstract

ying guang tan dian (CDs)shi yi chong li jing xiao yu 10 nmde xin xing tan na mi cai liao ,ju you di du xing 、sheng wu xiang rong xing hao deng you dian ,ke zuo wei yi chong xin xing ying guang tan zhen ,ran er CDszai ying guang liang zi chan lv 、ling min du 、shua ze xing fang mian yi ji ying guang huo xing deng fang mian shang bu gou gao 。yin ci ,ju you gao ying guang liang zi chan lv de gong neng hua ying guang CDstan zhen de kai fa he ying yong jiu bian de fei chang chong yao 。ben wen tong guo bu tong de an ji dun hua ji zhi bei le san chong CDs。jian yu CDsju ji tai xia hui dao zhi ying guang cui mie ,ju shui rong xing ji jiang ,bu li yu gong ye hua ying yong de wen ti ,jiang ying guang liang zi chan lv zui gao de CDsju ge dao wei ning jiao zhong ,zhi bei le jian ju chong jin shu li zi jian ce he xi fu shuang chong gong neng de ning jiao cai liao 。jiang te yi xing jian ce Hg2+de CDsjie zhi dao ju dui ben er jia suan yi er chun zhi (PET)mo fang bu shang ,zhi bei le Hg2+ying guang jian ce cai liao 。shou xian ,fen bie cai yong yi er an 、san ju qing an he ju xian an an zuo wei dun hua ji ,ning meng suan zuo wei tan yuan ,tong guo shui re fa ,ge cheng le CDs-1、CDs-2、CDs-3san chong ying guang tan dian ,bing dui ji zu cheng 、jie gou he ying guang xing neng jin hang le biao zheng 。yan jiu biao ming ,san chong bu tong dun hua ji suo zhi bei de ying guang tan dian jun ju you -NH2、-COOH、-OHdeng da liang guan neng tuan ,mei you ming xian ju ji ,fen bu jiao jun yi ,li jing fen bu jun zai 7-8 nmzuo you ,jun ju you ji fa bo chang yi lai xing 。CDs-1ying guang jiang du zui gao ,ying guang liang zi chan lv zui da wei 86.37%;zai jin shu li zi shua ze xing fang mian ,Hg2+、Cu2+-he Fe3+dui CDs-1ju you cui mie xiao ying ;Hg2+dui CDs-2ju you te yi xing cui mie ;Hg2+、Cu2+dui gai CDs-3you ming xian cui mie xiao guo 。jiang CDs-1yu jia ji bing xi suan su shui gan you zhi (GMA)fan ying ,de dao ju you shuang jian de PCD(Polymerizable carbon dots),jiang ji zuo wei ying guang tan zhen ,yu bing xi xian an (Am)he 2-bing xi xian an -2-jia ji bing huang suan (AMPS)tong guo fan xiang ru ye ju ge ,zhi bei le P(Am-CD-AMPS)wei ning jiao 。yan jiu biao ming ,wei ning jiao bao liu le CDs-1de ying guang te xing he jin shu li zi xiang ying xing 。suo zhi bei de wei ning jiao dui yu Hg2+、Fe3+he Cu2+de jian ce ji xian fen bie wei 2.3 nM、3.2μMhe 1.3μM,jun di yu shi jie wei sheng zu zhi you guan yin yong shui de zui gao pai fang biao zhun ,ju dui Fe3+he Cu2+you yi ding de xi fu 。dong li xue ji li yan jiu biao ming ,dui Fe3+he Cu2+de xi fu fu ge zhun er ji dong li xue mo xing ,ji qing xiang hua xue xi fu 。tong guo jie xi fu shi yan ,wei ning jiao de ying guang zai sheng xing neng he xi fu zai sheng xing neng jun da dao chu shi de 80%yi shang 。P(Am-CD-AMPS)wei ning jiao tong shi shi xian le chong jin shu li zi de jian ce he xi fu 。ci wai ,tong guo wu er quan (GA)jiang CDs-2jie zhi dao 2-jia ji -1,5-er an ji wu wan (DAMP)gai xing de PETmo fang bu biao mian ,zhi bei le PET-DAMP-CDsying guang mo fang bu 。yan jiu jie guo biao ming ,CDs-2ke yi te yi xing jian ce Hg2+,zai nong du 5×10-8~25 ×10-8mol/Lde fan wei nei you liang hao de xian xing guan ji ,jian ce ji xian ke da dao 2nM,ke yi jian ce wu shui zhong hen liang de Hg2+。PET-DAMP-CDsmo fang bu bao liu le CDsgu you de ying guang xing neng ,zi wai guang xia fa chu hen jiang lan guang ying guang ,ju neng gou bei Hg2+suo cui mie ,ju bei wen ding 、huan bao 、bian jie 、cheng ben di deng you dian ,shi yi chong you fa zhan qian jing de jian ce cai liao 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自天津工业大学的李焕焕,发表于刊物天津工业大学2019-07-05论文,是一篇关于荧光碳点论文,微凝胶论文,无纺布论文,重金属离子论文,检测论文,吸附论文,天津工业大学2019-07-05论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自天津工业大学2019-07-05论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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