碳点的制备及其荧光共振能量转移的研究 华侨大学学报自然科学版.doc

碳点的制备及其荧光共振能量转移的研究 张煌博, 曹学功, 孙向英 (华侨大学 材料科学与工程学院, 福建 厦门 361021) 摘要：以枝状聚乙烯亚胺和柠檬酸为原料, 低温熔融法一步合成水溶性的氨基化碳点, 碳点在紫外光激发下发出明亮的蓝光采用傅里叶变换红外光谱和X射线粉末衍射仪对其结构进行表征其与碲化镉量子点在液相和固液的荧光共振能量转移.关键词：; 量子点; 荧光共振能量转移 中图分类号： 文献标识码： Preparation and Fluorescen Resonance Energy Transfer of Carbon Dots ZHANG Huang-bo, CAO Xue-gong, SUN Xiang-ying (College of Materials Science and Engineering, Huaqiao University, Xiamen 361021, China) Abstract: Carbon dots were synthesized by the low temperature carbonization of citric acid in the presence of branched polyethylenimine in one step. The bright blue emission was observed under the excitation of UV, Fourier transform infrared spectroscopy and X-ray powder diffraction were used to characterize its structure. Meanwhile, the fluorescence resonance energy transfer between CDs and CdTe QDs in liquid or solid-liquid phase was studied. Keywords: Carbon dots; Quantum Dots; Fluorescence Resonance Energy Transfer 碳点作为近几年新发现的一种荧光碳纳米材料, 其纳米尺寸一般小于10 nm. 不仅表现出许多优越的光学性能, 如光致发光、电化学发光、和光诱导电子转移. 同时与半导体量子点相比, 具有化学惰性、低毒性、生物相容性[1]等. 在环境污染物、生物分子、细胞成像、光催化和光电器件方面已经得到应用.碳点的合成方法主要分为两类: 自上而下[2,3,4], 自下而上[5,6,7,8]. 前者是通过物理或化学方法将大块的碳材料由大变小, 直到其尺寸到纳米级别. 其制备方法有球磨法、氧化法、机械粉碎法等. 后者主要是以小尺寸的含碳有机物为碳源由小变大, 通过小分子有序或无序的组装结合从而达到一定尺寸大小. 这两类方法合成出来的碳点都表现出极好的发光特性. 然而, 大多数方法需要繁琐的过程或者需要昂贵的设备支持. 因此, 研究具有优良综合性能碳点的合成方法仍充满挑战. 荧光共振能量转移是指化合物分子受光激发后, 分子内部发生能量供体与能量受体之间的一种能量转移. 能量供体必须是一个荧光团, 其发射光谱与能量受体的吸收光谱有一定程度的重叠, 而能量受体可以是荧光团, 也可以是发色团. 荧光共振能量转移主要应用在生物医学方面, 用于研究活细胞生理条件下蛋白质-蛋白质间相互作用. 本文选择柠檬酸为碳源, 聚乙烯亚胺为钝化剂, 低温下采用熔融法自下而上合成水溶性的氨基化碳点. 考察了碳点与碲化镉量子点之间荧光共振能量转移. 1 材料与方法 1.1 仪器与试剂 (1)仪器: 超纯水系统 (美国Millipore公司), UV-2012PC紫外-可见分光光度计 (上海尤尼柯仪器有限公司), F-7000荧光分光光度计 (日本Hitachi公司), FTIR-4800S型傅立叶变换红外光谱仪 (日本Shimadzu公司), (2)试剂: 柠檬酸 (广州汕头市西陇化工厂), 聚乙烯亚胺 (阿拉丁试剂上海有限公司), 氯化镉, 巯基乙酸, 硼氢化钾, 碲粉 (上海国药集团化学试剂有限公司), 实验试剂均为分析纯. 碳点的合成参照文献[]. 将0.5 g 和1.0 g柠檬酸共同溶解在装有10 mL热水的25 mL烧杯中搅拌均匀后加热0℃, 20 min后直到烧杯里的水蒸发完确保凝胶没有烤加入1 mL蒸馏水重复此操作10次最后将合成的碳点加入10 mL蒸馏水中 1.3 巯基乙酸稳定的碲化镉量子点的制备 水溶性碲化镉(CdTe)量子点制备参照文献合成[,11]. 将0.2550 g Te粉和0.2158 g KBH4溶解在5