交联剂改善羧基化石墨烯量子点荧光性能

1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)作为一种水溶性交联剂,目前广泛应用于纳米材料研究中。然而,其对石墨烯量子点(GQDs)的光学性质影响很少被关注。本工作以羧基化石墨烯量子点(CGQDs)为对象,研究EDC交联剂对C-GQDs光学性质的影响,改善了C-GQDs的荧光强度。实验中采用一步水相法得到C-GQDs与EDC复合物(C-GQDs/EDC)。实验结果表明,与EDC反应后,C-GQDs荧光显著增强约23倍。此外,也验证了溶液浓度、光辐照和反应时间等因素对荧光的影响。分析表明,C-GQDs的发光是本征态、表面态和缺陷态能级跃迁的多过程作用结果,而原C-GQDs中丰富的缺陷能级导致了发光性能的减弱。机理分析认为,EDC与羧基间发生的活化反应起到了表面缺陷钝化作用,提高了C-GQDs的表面态激子复合效率。该工作有效改善了C-GQDs发光强度低的问题,扩展了其在发光领域的应用前景,并为GQDs光学性质调控提供了参考方案。

微小RNA-21抑制剂联合基于石墨烯量子点负载顺铂纳米药物系统对黑色素瘤细胞凋亡、迁移和侵袭的影响

目的探讨微小RNA(miRNA)-21抑制剂联合基于石墨烯量子点负载顺铂纳米药物系统(GPt)对黑色素瘤细胞凋亡、迁移和侵袭的影响及其机制。方法培养黑色素瘤B16F10细胞,分为对照组、纳米药24 h组、纳米药48 h组、纳米药72 h组,利用四甲基偶氮唑蓝(MTT)筛选出合适的给药剂量和用药时间;然后再分为miRNA-21抑制剂组、纳米药组、miRNA-21抑制剂+纳米药组。采用Transwell实验检测细胞侵袭能力,划痕实验检测细胞迁移能力,流式细胞仪检测细胞周期和凋亡情况,聚合酶链反应(PCR)和蛋白质印迹法(Western blot)检测miRNA-21、B细胞淋巴瘤/白血病-2(Bcl-2)、p53和Bcl-2相关X蛋白(BAX)的表达情况。再通过皮下注射B16F10细胞制备裸鼠黑色素瘤模型,检测各组肿瘤重量。结果筛选出用药作用时间与剂量分别为72 h和5.0μl,miRNA-21抑制剂具有明显的干扰效果,可用于后期实验。与对照组相比,纳米药组和miRNA-21抑制剂组细胞的侵袭能力、迁移能力均下降,G1期细胞比例升高,S期细胞比例下降,凋亡增多,两者联用后效果更明显。miRNA-21抑制剂组和纳米药组的Bcl-2蛋白和mRNA相对表达量均下降,两者联用后下降更加明显,p53、BAX蛋白和mRNA相对表达量均升高,两者联用后升高更加明显。与对照组相比,其他各组小鼠肿瘤重量均下降,并且miRNA-21抑制剂+纳米药组下降最明显。对照组的肿瘤组织中血管分布丰富,肿瘤细胞排列紧密,肿瘤细胞生长活跃,大小相对一致,其他各组肿瘤细胞排列疏松,细胞生长不活跃。结论GPt联合miRNA-21抑制剂能够诱导黑色素瘤细胞发生凋亡,并能抑制细胞的迁移和侵袭能力。

超高真空低温强磁场扫描隧道显微镜的原理及其在石墨烯量子点中的应用

扫描隧道显微镜具有原子级实空间分辨与原位电子态密度探测能力,是材料表面结构及性质表征的常用工具,特别是在近20年来以石墨烯为代表的二维材料电学性质的研究中发挥了重要作用.本文介绍了扫描隧道显微镜的基本原理以及超高真空低温强磁场扫描隧道显微镜的关键技术,并且以石墨烯量子点的特性为例,介绍了超高真空低温强磁场扫描隧道显微镜在石墨烯量子点的制备、电学性质的表征以及量子点中准束缚态在磁场作用下的演化研究中的应用.

石墨烯量子点的制备及光学性质的研究

碳纳米材料由于独特的电学光学性质得到了广泛的关注。其中石墨烯量子点由于好的光学稳定性、丰富的表面修饰、低毒、高的生物相容性等特点被大量学者广泛合成研究。首先介绍了石墨烯量子点的基本合成方法,在此基础上,对石墨烯量子点光学性质的研究现状进行了概述。

钛种植体表面石墨烯量子点改性二氧化钛纳米棒阵列的抗菌性能

为防止植入体细菌感染,通过水热法在钛种植体表面制备石墨烯量子点掺杂的TiO_(2)纳米棒阵列。采用扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪和傅里叶转换红外光谱仪对纳米棒阵列进行表征,证明石墨烯量子点被成功掺杂到TiO_(2)纳米棒表面,纳米棒平均直径为60 nm,且纳米棒阵列的亲水性能得到明显改善。由于石墨烯量子点与纳米棒结构的协同作用,掺杂纳米棒阵列对变异链球菌表现出优良的抗菌能力,其抗菌率为97.8%。此外,掺杂纳米阵列还具有良好的生物相容性及成骨性能,在感染模型下依然可以促进新骨生成。

一锅法高效制备橙色荧光氧化石墨烯量子点及其在细胞pH成像中的应用

以价廉、易得的石墨片为原料,采用改进的Hummers法,简单、快速、高效地制备了具有良好生物相容性的橙色荧光氧化石墨烯量子点(GOQDs)。所制备的GOQDs尺寸约7.2 nm,具有尺寸均匀、晶格间距为0.20 nm的高度结晶的核心和氧化的外围结构。与大多数报道的碳点(CDs)、包裹掺杂碳点(掺杂CDs)、石墨烯量子点(QDS)和GOQDs不同,我们的方法制备的GOQDs显示出橙红色并具有激发波长独立的荧光发射。此外,GOQDs具有pH依赖性荧光发射、强的光漂白抗性、低细胞毒性、良好的水溶性(ρ=10 mg·mL^(-1))和优异的生物相容性。这些特性使其成功应用于细胞pH成像。

含有氨基化氧化石墨烯量子点中间层的反渗透膜的制备与性能研究

为了提高反渗透膜的分离性能,同时解决纳米材料在RO膜中分散性差、稳定性差的问题,首先在相转化法制备的聚砜(PSf)/聚酰亚胺(PI)共混超滤膜表面沉积氨基化氧化石墨烯量子点(af-GQDs)纳米材料制得af-GQDs中间层。af-GQDs表面的氨基通过共价键与基膜中的PI连接,使af-GQDs中间层更加牢固地与基膜结合在一起。同时,共价键作用有效改善了af-GQDs在基膜表面的分散性。随后,通过间苯二胺(MPD)与均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应在af-GQDs中间层表面构筑了聚酰胺分离层。在界面聚合的过程中,af-GQDs中间层通过氢键作用调控水相单体MPD向界面聚合反应区域中的扩散速率,进而提高了反渗透(RO)膜的分离性能。测试结果表明,最优的反渗透(RO)膜在1.0 MPa的操作条件下,对2 000 mg·L^(-1)NaCl溶液的水渗透率为20.9 L·m^(-2)·h^(-1)·MPa-1,NaCl截留率为98.9%。同时,所制备的含有af-GQDs中间层的反渗透膜具有较好的耐污染性能以及长期稳定性能。

组氨酸功能化石墨烯量子点@氧化镍的制备及其电化学性能研究

以柠檬酸和组氨酸为碳源构筑了组氨酸功能化石墨烯量子点@氧化镍(His-GQD@NiO)复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及恒流充放电仪等对复合材料的结构、形貌和电化学性能进行表征与分析。结果表明,该复合材料表现出优异的电化学性能,在电流密度为1 A/g时,比电容达到542 F/g,并且具有良好的循环稳定性(5000次循环后电容保持率为94.8%)。良好的电化学性能归因于材料优异的导电性、结构的稳定性以及高效的电解液传输通道。

荧光性能可调控的石墨烯量子点的制备

石墨烯量子点是一种新型碳纳米材料,具有独特的物理、化学及生物特性。采用五步法:以石墨为原料,利用Hummers法制备氧化石墨烯;采用化学法以水合肼还原制得石墨烯;再用浓硫酸与浓硝酸的混酸体系预氧化裁剪;进行水热二次剪裁;最后透析纯化,即得到石墨烯量子点。采用紫外可见分光光度计、扫描电子显微镜、荧光分光光度计等对石墨烯量子点的尺寸、形貌、光学性能进行表征。实验结果表明,所制备的石墨烯量子点具有较好的荧光性能,在不同的激发波长下具有强吸收特征,并呈现强度类似的荧光响应值。

碳纳米管负载纳米金-石墨烯量子点修饰电极电化学检测过氧化氢

采用过氧化氢刻蚀法制备石墨烯量子点(GQDs),再采用原位化学还原法制备金纳米粒子-石墨烯量子点纳米复合物(Au NPs-GQDs),最后以聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)为交联剂将上述纳米复合物组装于多壁碳纳米管表面,制得金纳米粒子-石墨烯量子点-PDDA-多壁碳纳米管复合材料(Au NPs-GQDsPDDA-MWCNTs)。通过荧光光谱法、紫外-可见吸收光谱法和透射电子显微镜对上述复合材料进行表征。采用滴涂法制得该复合材料修饰的玻碳电极,研究了过氧化氢在该电极上的电化学行为。结果表明:在石墨烯量子点、金纳米粒子和多壁碳纳米管三者的协同作用下,该电极对过氧化氢的电氧化表现出强的催化活性。在优化条件下,安培法检测H_2O_2的线性范围为2.0×10^(-8)~1.5×10^(-3)mol/L,检出限(3sb)为8.0×10^(-9)mol/L,灵敏度为61.6μA/(mmol·L^(-1))。

石墨烯量子点-银纳米颗粒复合物用于过氧化氢和葡萄糖比色检测

以石墨烯量子点(GQDs)为还原剂和稳定剂在其表面原位生长银纳米粒子(AgNPs),制备了具有良好分散性的GQDs/AgNPs纳米复合物,其粒径小于30 nm。GQDs/AgNPs纳米复合物具有类过氧化物酶的催化活性能有效催化H_2O_2氧化3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)并发生显色反应。稳态动力学分析表明GQDs/AgNPs催化动力学遵循典型的Michaelis-Menten模型,其催化机理符合乒乓机制。与辣根过氧化物酶(HRP)相比,GQDs/AgNPs纳米复合物具有更强的亲和性。基于GQDs/AgNPs的催化活性和葡萄糖氧化产生H_2O_2的原理建立了H_2O_2和葡萄糖的比色检测方法,检出限分别为0.18和1.6μmol/L。将本方法应用于血浆中葡萄糖的检测分析,结果与标准方法相符。

氮氯共掺杂石墨烯量子点的合成及其对汞离子检测

以果糖、乙二胺、盐酸为原料,采用水热法将N、Cl原子掺杂在石墨烯量子点上,制备出氮氯共掺杂石墨烯量子点(N,Cl-GQDs),利用透射电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等手段对其结构和性能进行了表征。结果表明:合成的N,Cl-GQDs为分散效果良好的球形,与单独氮掺杂及未掺杂的石墨烯量子点相比,双元素掺杂石墨烯量子点具有更好的光学性能。同时利用电化学发光淬灭原理构建了传感器,实现了对汞离子的检测,计算得出检测限为0.03ng/mL。

石墨烯量子点复合膜的调控制备:前体的影响

石墨烯量子点(GQDs)作为新兴的零维石墨烯衍生物,与二维材料氧化石墨烯相比,具有尺寸更小、比表面积更大、亲水性更强等优势,作为膜分离材料近年来备受关注。分别以柠檬酸、木质素磺酸钠、葡萄糖为前体,采用一步水热法成功合成出GQD并组装成GQDs复合膜,系统探究了三种前体对GQDs复合膜的微观结构和渗透汽化脱盐性能的影响。采用UV-Vis、FTIR、XRD、TEM等表征手段对膜的结构和形貌进行了分析,结果表明:不同前体会影响GQDs的粒径大小和膜层间距d-spacing值,从而影响GQDs复合膜的表面微观结构和渗透汽化脱盐性能。三种前体中以柠檬酸为前体制备的CA-GQDs复合膜的脱盐性能最佳,30℃在3.5%(质量分数)NaCl溶液中优化制备的CA-GQDs复合膜的渗透通量高达37.36 kg·m^(-2)·h^(-1)(渗透率高达1.2×10^(-4)mol·m^(-2)·s^(-1)·Pa^(-1)),盐截留率近乎100%。此外,该复合膜在进料液pH=2~12具有较好的耐酸碱稳定性,尤其是pH=8~11时盐截留率仍保持99.95%以上。

纳米氧化锌-石墨烯量子点复合材料制备及光催化性能研究

采用溶剂热法在醋酸锌的乙醇溶液中制备出了纳米氧化锌(ZnO);然后利用葡萄糖为原料,通过热裂解的方法制备石墨烯量子点(GQDs);再将二者混合制备不同比例的ZnO-GQDs复合材料,对材料的形貌、晶相结构和光谱特性进行表征,并以罗丹明B为目标降解物考察了其光催化性能。结果表明:以汞灯光照120min,纳米ZnO、GQDs和ZnOGQDs-0.3复合材料对罗丹明B的降解率分别达到81.91%、43.26%和90.24%。复合材料光催化活性的提高,主要归因于适量引入GQDs可以更好地吸附有机染料,同时促进ZnO光生载流子的有效分离,降低其复合率。

石墨烯量子点荧光增强及pH响应特性研究

本文详细研究了交联剂1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)对石墨烯量子点(GQDs)光学性质的影响及原因。采用水热法制备了GQDs,并与EDC反应得到GQDs/EDC复合物,对GQDs和GQDs/EDC的光谱特性进行研究。使用PBS溶液以及人工胃液样品,研究pH对GQDs/EDC荧光影响规律及作用机理。实验结果表明:GQDs表面缺陷被EDC钝化,使得GQDs的荧光在小于1 min内迅速增强,并在5~20 min内保持稳定;相比单独GQDs,GQDs/EDC的荧光强度显著提升约264倍;pH响应实验表明,在pH值为1.75~4.01及4.01~9.28范围内,GQDs/EDC具有荧光和吸收强度线性响应规律。生物兼容性表明,在25~300μg/mL样品浓度下,人乳腺癌细胞存活率均大于80%;同时,对人工胃液pH具有较高的检测准确性,其相对标准偏差RSD≤1.10%。EDC介导的荧光增强,使GQDs在检测、传感、成像等领域更具优势。同时,GQDs/EDC灵敏的pH响应特性使其在pH值检测应用中具有良好前景。

煤基石墨烯量子点的制备与理化性质研究进展

石墨烯量子点(GQDs)显著的量子限域效应和边缘效应已经引起人们极大的研究兴趣。它不仅展现出稳定的光致发光现象,而且具有良好的溶解性和化学惰性等诸多优点,使其广泛应用于生物成像、光催化剂和传感器等领域。受限于传统制备方法原料昂贵和操作繁琐等原因,GQDs的工业发展受到严重阻碍。煤及其衍生物不仅具有价格低廉和储量丰富等优点,而且其内部固有的无序结构和小晶域显示出比石墨、石墨烯、氧化石墨烯和富勒烯等碳材料制备GQDs更大的优势,可以简单地通过物理、化学或电化学方法剥离煤及其衍生物内部的芳香环簇来制备GQDs。本文首先总结了煤基石墨烯量子点(C-GQDs)的“自上而下”合成方法及其优缺点。然后对C-GQDs的结构形态、化学成分、荧光性质及其影响因素进行分析。进而阐述C-GQDs在传感器、生物成像和能源领域等的应用进展。最后从制备方法、碳源选择和研究方向等方面对C-GQDs的未来发展进行探讨,提出以下几点试验方案:①H_(2)O_(2)为氧化剂,热变煤为碳源的试验;②超高有机硫煤为碳源,除硫酸和硝酸氧化法外的其他试验;③煤显微组分为碳源的试验。此外,通过试验得出的基础数据和计算机模拟技术相结合,解决当前研究存在的荧光颜色单一和量子产率较低等问题。从而达到煤炭资源清洁利用和GQDs绿色发展的目的。

石墨烯碳量子点用于氟喹诺酮类抗生素的荧光检测

采用石墨烯碳量子点(GCDs)作为荧光单体,建立了基于荧光技术的快速检测氟喹诺酮类抗生素(FQs)的方法。在GCDs浓度为50%,培育时间为10 min的条件下,在FQs浓度为0~50μmol/L时,GCDs可以线性检测FQs,针对4种不同的FQs,方法的检测限在0.8~2.2 nmol/L之间。

化学氧化碳纤维制备石墨烯量子点

以碳纤维为前驱体,采用混酸（硫酸和硝酸）氧化制备石墨烯量子点。通过调节反应的温度和时间,可制备出平均直径为2.0~3.9 nm,发射波长为482~525 nm的石墨烯量子点。不同发光的石墨烯量子点有利于其在生物成像、荧光传感及光电子器件中的应用。

石墨烯传感器及量子点研究进展

石墨烯作为21世纪的新型二维材料,其晶格缺陷极少,具有零带隙的特点。基于石墨烯独特的电学性能,其在传感领域具有极高的敏感度。通过控制石墨烯的物理尺寸,得到的石墨烯量子点(GQDs)具有光致发光、低毒性和发光可调等优点,在荧光成像、药物治疗、生物传感等方面发挥重要作用。基于对石墨烯作为传感器以及量子点的优异特性分析,总结了对石墨烯在量子领域中的部分应用,并展望了对石墨烯未来的发展方向。

激光烧蚀制备石墨烯量子点的多发光带的荧光光谱研究

石墨烯量子点作为二维范德瓦尔斯晶体量子点的典型代表,具有一系列的优异性质和光明的应用前景[1]。特别是石墨烯量子点优异的发光特性,使其在细胞成像、荧光传感等领域表现出巨大的应用潜力[2-3]。然而,对石墨烯量子点发光机制的研究尚不清晰,这大大限制了石墨烯量子点发光的应用。其中一个重要原因在于,发光机制的实验和理论研究需要纯净的石墨烯量子点样品,以突显石墨烯量子点本身的发光。但常用的化学制备方式,由于需要浓酸、强碱、强氧化剂、高温或高压等条件,使得制备的石墨烯量子点常含有杂质。而杂质的存在会使发光机制研究中涉及到的因素变得复杂,部分杂质会使量子点发光减弱甚至淬灭。虽然传统的制备石墨烯量子点的方式都适合其相应的应用目标,但作为研究石墨烯量子点发光机制的目标还远远不够,因此就需要寻找制备高纯度的量子点的方法,特别是物理制备方法,以避免化学反应,并研究石墨烯量子点的荧光光谱。