烧结温度对碳聚合物点/铜复合材料显微组织与性能的影响

以碳聚合物点(carbonized polymer dot,CPD)作为铜的增强体,采用粉末冶金法制备碳聚合物点/铜复合材料,分析和测试不同烧结温度(350~750℃)下CPD/Cu复合材料的致密度、硬度、拉伸性能与耐磨性能。结果表明:CPD在铜基体中均匀分散,并且CPD壳体网络中的非晶碳有利于CPD与铜基体形成良好的界面结合,CPD/Cu复合材料的致密化程度高,相对密度达到95%以上。CPD/Cu复合材料的力学性能和摩擦磨损性能均明显高于纯Cu。随烧结温度升高,CPD/Cu复合材料的致密度、硬度、抗拉强度先升高后降低,在550℃烧结的复合材料具有最佳的综合性能,硬度(HV)比Cu提高49.4、抗拉强度(334.0 MPa)比纯Cu提高约25.6%,体积磨损率为17.67×10^(−12) m^(3)/m。

一步法合成固态荧光氮掺杂碳化聚合物点及多色LEDs的构建

以柠檬酸、尿素和丙烯腈为原料,乙醇为溶剂,通过一步溶剂热法制备了氮掺杂碳化聚合物点(NCPDs),其粒径分布范围约为12~22 nm.NCPDs粉末不仅可发射黄色荧光(λem=570 nm),而且荧光强度和发射峰位置具有显著的浓度依赖性.将NCPDs分散在硅溶胶中制备成NCPDs质量分数为0.15%~45%的NCPDs/硅溶胶复合薄膜,该复合材料的固态荧光发射波长随NCPDs的浓度增加逐渐从蓝色红移至红色(453~638 nm),且具有良好的稳定性.将NCPDs应用于发光二极管(LEDs),可构建蓝光到红光的多色LEDs.此外,NCPDs优异的固态荧光性能使其在指纹识别领域展示出潜在的应用前景,因此评估了其在指纹识别中的适用性.

荷电可调性碳化聚合物点的合成、性能及其对槲皮素的响应研究

以海藻酸钠(SA)为碳源,引入邻苯二胺(oPDA)为助剂,采用一步水热合成法制备新型的氮掺杂碳化聚合物点SA-oPDA CPDs。该CPDs溶液在352nm波长激发下,于462nm处有蓝绿色荧光发射信号,stokes shift可达到110nm,并显示出良好的光稳定性和激发波长不依赖性,荧光量子产率为16.9%。碳化聚合物点保留有海藻酸钠聚合链的特征,通过静电吸附组装技术,与壳聚糖形成复合发光薄膜,具有发光器件可应用潜力。该碳点水溶液对pH值极具敏感性,随着溶液环境由酸性变化到碱性,荧光强度增加的同时伴随着荧光发射峰位置从465nm蓝移突变至425nm,相应碳点的表面荷电状态由正电荷变化为负电荷。结构和形貌表征,在高温碳化过程中,该碳点内部形成碳化发光中心,外层表面共存来源于邻苯二胺和海藻酸钠的胺基和羧基。在溶液环境中,碳点的带电状态随溶液pH值的变化而变化,出现类似两性电解质的荷电性质,并在pH 6~7存在等电点。这可能是由于碳点表面羧基的解离和胺基的质子化的共同作用,并导致溶液表现出发光可调性。CPDs在pH 6.80的溶液环境下与铅离子结合后,溶液发射的荧光从蓝色变化为蓝绿色,可实现对一定浓度铅离子的明显可视化响应。研究表明还原性的药物对该碳点荧光信号有明显的猝灭效应。槲皮素对碳点的荧光猝灭程度在7.9×10^(-6)~7.7×10^(-5)mol·L^(-1)浓度范围内,可呈现方程为I0/I=0.8788+1.6897×10^(-6)cQue的线性响应,相关系数r^(2)=0.9748,检出限LOD=1.7×10^(-6)mol·L^(-1)。

一步法制备对Fe^(3+)具有高灵敏度的钨掺杂碳聚合物点

碳化聚合物点(CPD)由于其出色的选择性和敏感性,在过去10年中引起了很多人的关注。在这项研究中,首次使用一种简单的水热技术将钨掺入CPD(W-CPD)。W-CPD的激发/发射最大值为365/454 nm,发射与激发无关,表现出蓝色荧光,其平均颗粒直径为2.34 nm。由于Fe^(3+)和W-CPD之间存在动态淬灭关系,Fe^(3+)含量与W-CPD荧光强度之间存在良好的线性关系检出限(LOD)为0.02μM。并且这项技术能够快速检测饮用水中的Fe^(3+),预计将降低人类摄入Fe^(3+)的风险。

碳化聚合物点发光主体的探究

以聚丙烯酸和乙二胺为原料,通过水热法合成了碳化聚合物点(CPDs),利用荧光光谱、X射线光电子能谱和时间相关单光子计数等手段对3种不同碳化温度下形成的CPDs进行表征;采用375 nm的紫外光对200℃下合成的CPDs进行光漂白,分析了CPDs漂白前后的荧光寿命以及基团的变化,探究了该CPDs的发光机理,确定该CPDs具有碳核态和分子态共同控制的双发光中心.

聚乙烯亚胺碳化聚合物点的制备及其对H_(2)O_(2)的检测

过氧化氢(H_(2)O_(2))作为日常生活中一种常见的物质,其细胞毒性已引起人们的高度关注,建立准确、高效的H_(2)O_(2)检测方法具有重要意义。以聚乙烯亚胺(PEI)和谷胱甘肽为碳源通过一步水热法制备了粒径均匀、水溶性良好的蓝色荧光碳化聚合物点(PEI-CPDs)。通过透射电子显微镜、荧光光谱、紫外-可见吸收光谱和红外光谱对其结构和光学性质进行了研究。磷掺杂使PEI-CPDs荧光发射强度增大,荧光量子产率增高。基于MnO_(2)纳米片对PEI-CPDs的荧光内滤波效应淬灭其荧光,H_(2)O_(2)使其荧光恢复,建立了测定H_(2)O_(2)浓度的荧光“开”新方法,当H_(2)O_(2)浓度范围为0~30μmol/L时,PEI-CPDs的荧光发射恢复强度与H_(2)O_(2)浓度呈现较好的线性关系。

基于氨基酸聚合物碳点的制备及性质研究

以色氨酸和甘氨酸为原料,在pH值分别为2,6,8的初始反应条件下,采用水热法一步合成了3种掺氮的蓝光聚合物碳点(PDs1,PDs2,PDs3).所合成的聚合物碳点表面具有亲水基团,并且改变激发波长不影响碳点的发射波长,3种碳点对铁离子均具有较好的选择性.初始反应的pH值对荧光量子产率和离子选择性有影响,pH值为2时的荧光量子产率和Fe^(3+)的选择性均最佳.

碳化聚合物点、碳纳米点和石墨烯碳纳米点降解RhB 的研究

碳点(CDs)因其强的光致发光特性而受到越来越多的研究.然而,由于原料来源广泛和合成方法多样,各种不同类型的碳点被迅速合成出来.对碳点的命名和分类存在广泛争论,阻碍了碳点进一步的研究.我们将碳点分为碳化聚合物点(CPDs)、碳纳米点(CNDs)和石墨烯碳纳米点(GNDs).在较低的反应温度下制备的CDs中,以分子/低聚物为主,而在较高的反应温度下制备的CDs中,以碳核态为主.以分子/低聚物为主的碳点称为碳化聚合物点(CPDs).以碳核态为主的碳点称为碳纳米点(CNDs).以柠檬酸和乙二胺为前驱体,分别在180℃和300℃条件下,采用溶剂热合成法合成了聚合物碳点和碳纳米点.以氧化石墨烯水溶液和乙二胺为前驱体,在180℃、6 h条件下,采用溶剂法得到GNDs.用AFM、UV、Raman和FT-IR对CPDs、CNDs和GNDs进行表征.研究了CPDs、CNDs和GNDs对RhB的降解,发现这三种碳点对RhB的降解速率为CPDs>CNDs>GNDs.

壳聚糖基聚合物碳点荧光材料合成及其自组装载药应用(英文)

荧光碳点具有化学稳定性好、毒性小、可表面功能化等优点,引起了人们极大的兴趣。近年来,由高分子多糖合成的聚合物碳点成为另一研究热点。本文通过水热法合成了一种壳聚糖基荧光聚合物碳点材料(P(CS-g-m PEG-CA)CDs),并用于载药研究。基于壳聚糖和聚乙二醇既是碳点的碳源也是碳点的钝化试剂,本文选择壳聚糖接枝聚乙二醇单甲醚和柠檬酸衍生物作为聚合物碳点的碳源,以提高聚合碳点的量子产率。另外,聚合物碳点还可以保留聚乙二醇与壳聚糖分子结构,为其在载药方面的应用提供有利条件。采用红外光谱、紫外光谱、X射线衍射、光电子能谱、透射电子显微镜和光致发光光谱对P(CS-g-m PEG-CA)CDs进行了结构表征以及p H值稳定性的测试。结果表明,所合成的P(CS-g-m PEG-CA)CDs具有较高的荧光量子产率(66.81%)、较长的荧光寿命(15.247 ns)、良好的p H稳定性。以阿霉素为模型药物,利用该聚合物碳点进行了负载研究,结果表明,当聚乙二醇单甲醚取代度为11.9%时,聚合物碳点的载药量最高为51.3%,最大药物释放率为28.7%,此外,药物的装载和释放可以通过m PEG的接枝率进行控制。采用MTT法评价了聚合物的碳点对鼻咽癌细胞(CNE-2)的毒性作用。研究表明,空白聚合物碳点无明显细胞毒性,CNE-2细胞存活率随着载药胶束的增加而降低,说明载药胶束对CNE-2细胞有较强的抑制作用。可见该P(CS-g-m PEG-CA)CDs在荧光标记、药物递送、荧光示踪系统和控制释放方面,具有一定的应用前景。

两亲性壳聚糖基聚合物碳点的合成及其在载药方面的应用

通过水热法合成了系列具有高荧光量子产率(42.9%)辛基化壳聚糖基两亲性聚合物碳点荧光材料。利用红外光谱、紫外吸收光谱、光电子能谱、透射电镜、X射线衍射及荧光光谱对聚合物碳点进行了表征。以阿霉素为模型药物,研究了聚合物碳点对阿霉素的载药性能。当辛基取代度为76.42%时,其最大载药量和包封率分别为49.6%与47.4%。在磷酸盐缓冲液中,载药纳米胶束呈前期快速释放,后期缓慢释放的双相特征。将载药纳米胶束与鼻咽癌细胞作用,发现其存活率随着载药纳米胶束加入量的增加而降低,说明该纳米胶束对鼻咽癌细胞有一定的抑制作用。总之,该聚合物碳点材料在药物载体与荧光示踪方面有潜在的应用价值。

基于碳化聚合物点的荧光量子产率创新实验设计

本研究将碳化聚合物点的最新科研成果转化为实验教学内容,设计了“基于碳化聚合物点的荧光量子产率创新实验”。具体实验以聚乙烯亚胺为原料,通过“自下而上”一步水热法合成了一种具有高荧光量子产率的碳化聚合物点(CPDs),利用透射电子显微镜、荧光分光光度计和紫外分光光度计进行表征。同时考察了“一点法”和“比较法”两种方法对CPDs荧光量子产率的测定,并得出“比较法”测定更为准确的结论。本实验的开展,有利于加深学生对荧光产生机制的理解,深化对仪器组成部件的认知,提高实验数据处理、分析解决问题的能力,切实改善荧光分析实验教学的质量。

壳聚糖衍生物基聚合物碳点对Pd2+的传感性能

以柠檬酸与壳聚糖为主要原料,以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)为偶合剂,合成了一种壳聚糖衍生物(CS-g-CA)。然后将CS-g-CA与掺杂试剂N-(2-羟乙基)-乙二胺通过水热法合成了壳聚糖衍生物聚合物碳点(P(CS-g-CA)Ds)。采用荧光光谱、紫外光谱、透射电镜对P(CS-g-CA)Ds进行了表征和性能测试。结果表明该聚合物碳点具有良好的荧光性能,有较高的量子产率(54.7%)和较长的荧光寿命(13.12 ns)。将P(CS-g-CA)Ds应用于金属离子检测中,发现P(CS-g-CA)Ds对Pd^2+有良好的选择性,其检测极限为63.3 nmol/L。通过紫外吸收光谱、荧光寿命以及不同温度下猝灭常数的测定研究了Pd^2+对P(CS-g-CA)Ds的荧光猝灭机制,结果均表明其猝灭机制为静态猝灭。

聚合物点:合成方法、性能及光学应用进展

聚合物点由于具有易调控的光电特性一直备受相关领域研究者们的关注。作为一种新型碳基纳米材料,聚合物点的分类、合成方法及性能仍缺乏较为系统的总结。本篇综述根据聚合物点的结构,将其分为共轭聚合物点和碳化聚合物点,主要围绕两种聚合物点的定义、合成方法及发光机理进行了讨论。此外,本文还对聚合物点近年来的光学应用进行了总结,包括生物成像和荧光标记、药物和基因传递、传感、光电器件、光催化和防伪等。

碳点的设计合成、结构调控及应用

碳点是一类环境友好且性能独特的纳米粒子,在光电转换、生物医学、催化及储能等领域的研究日益活跃.碳点主要分为碳量子点(CQDs)、石墨烯量子点(GQDs)和碳化聚合物点(CPDs),其中CPDs作为一种新型碳点,具有合成原料广泛、碳化程度及共轭结构可调且材料相容性好等优点.本文综合评述了近年来碳点尤其是CPDs的合成方法;阐述了通过选择前驱体分子、控制反应条件及掺杂原子等手段实现对其碳化和共轭程度、晶格和能级结构的调控,从而建立碳点及其杂化与复合材料微纳结构与性能之间的关系;最后,介绍了碳点在生物标记与成像、光(电)催化、光电转换及储能等领域的应用,并对碳点领域的发展前景进行了展望.

配体对映选择性触发的热激活碳化聚合物点表面态手性异构化

碳化聚合物点(CPDs)的选择性异构化与手性光学活性调控是多层次手性纳米材料的研究前沿问题.实现其表面态电子跃迁的可控手性效应是创制可见-近红外光区域内圆偏振光电器件与医用材料的重要基础.基于此,本文拟通过简单热激活的触发方式将N-乙酰-L/D-半胱氨酸的分子手性诱导至非手性CPDs上,通过有机配体与CPDs表面的界面手性诱导效应,实现表面态手性异构化与手性信号的调制与反转.研究表明,N-乙酰-L/D-半胱氨酸分子的用量以及热激活时间的长短等因素对CPDs中基于表面态的圆二色谱(g_(CD,max)~1.28×10^(-3))以及圆偏振发光光谱(g_(lum,max)~2.1×10^(-2))信号峰的位置与强弱都有着重要影响.相关密度泛函理论(DFT)数理模型分析指出手性配体在CPDs表面吸附的不对称性极有可能是产生该现象的原因。

水相一步法合成具有双光子效应的高效橙红荧光聚合物碳点

聚合物碳纳米点是近年来新兴的一种荧光纳米探针,具有较低的生物毒性、良好的水溶性、较高的量子产率、优异的光/化学稳定性以及良好的生物相容性.目前所制备的碳点大都表现出蓝、绿色荧光发射.为实现碳点长波荧光发射,扩大其在生物标记与成像及光电显示方面的应用,本文采用水相一步法交联聚合反应制备了具有橙红荧光发射性质且具有双光子效应的聚合物碳点,发射波长为604 nm,荧光量子产率达到30.64%,并且应用在生物活体成像中.

碳化聚合物点的核壳结构与功能

碳化聚合物点作为一类新型的荧光碳纳米点,其高量子产率、独特的碳核和聚合物壳的杂化结构和功能在近些年引起了广泛关注.本文通过系统总结、分析相关文献,揭示了碳化聚合物点不仅具有碳点的典型性质,也具有聚合物的性质.强调了碳化聚合物点的聚合-碳化的本质,并详细讨论了碳化聚合物点的结构特点、制备方法方面的普适性和规律性以及光致发光的机制.最后,基于碳化聚合物点的结构和性能调控,综述了其在传感、光电器件、催化和生物医学等不同领域的应用,并对碳化聚合物点的发展前景进行了展望.

碳化聚合物点:一种新型的单颗粒有机无机杂化体系

碳化聚合物点(CPDs)指通过自下而上法,经聚合、交联、碳化而形成的一种具有特殊的碳核和聚合物壳杂化结构.这种特殊的杂化结构赋予了CPDs独特的光学、电学等物理化学性质,作为一种新兴的零维碳纳米材料受到了广泛的研究关注.本文通过系统地总结与分析,强调了CPDs聚合-碳化的本质,把CPDs看作是一种新型的单颗粒有机无机杂化体系,并从CPDs的结构特点、制备、光电性质及其在光学和催化领域的应用4个角度总结了CPDs的研究进展.重点介绍了郑州大学碳点研究中心在CPDs的可控制备、发光机理、光学和催化领域的应用相关的研究工作,论述了CPDs未来发展所面临的问题与方向.

碳化聚合物点在气体传感中的应用

气体传感器可用于定性和定量检测气体分子,在环保、军事、工业、医疗等领域均有广泛的应用.作为气体传感器中的核心组成部分,新型气体传感材料的开发成为该领域的研究热点.碳化聚合物点(Carbonized polymer dots,CPDs)是碳材料家族中的重要一员,具有比表面积大、表面官能团活性高、生物毒性低、前驱体来源广泛、易于合成、可谐调光致发光和电子传输能力强等优点,近年来受到了研究者越来越多的关注.本文分别从化学电阻式气体传感器、荧光气体传感器和石英晶体微天平气体传感器3个方面,对碳化聚合物点在气体传感领域的近期工作进行了综述,以期推动碳化聚合物点的未来理论与应用研究.

CNT的表面改性对Cu基复合材料力学和电学性能的影响

提高碳纳米管(carbon nanotube,CNT)在Cu基体中的分散性以及两者的界面结合,可以有效改善碳纳米管增强Cu基(CNT/Cu)复合材料的性能。本文采用一步水热法在CNT表面原位生成碳化聚合物点(carbonized polymer dot,CPD),对CNT进行表面改性处理,再通过烧结法制备CNT@CPD/Cu复合材料,对复合材料的力学和电学性能进行测试。结果表明:经酸化处理的CNT1表面改性处理后,其结构破坏严重,增强效果减弱。未经酸化处理的CNT2表面改性处理后,CPD负载于CNT2上,不仅保留了CNT的结构完整性,还能显著改善其在基体中的分散性,增强与Cu的结合。此外,CPD和CNT的加入可有效细化Cu晶体,抑制位错运动;CPD和CNT与Cu基体间的“铆钉”界面结合,不仅能降低电子散射效应,还能为电子转移提供额外的通道,从而提升复合材料的电学性能。CNT2@CPD/Cu复合材料的极限抗拉强度相较纯Cu提高了28.9%,电导率为95.9%IACS。该研究结果为开发新型高强高导Cu基复合材料提供了新思路。