不同原料制備碳納米點的表征及性能分析

不同原料制備碳納米點的表征及性能分析引言碳納米點是一種尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、發(fā)光性良好的納米材料，具有廣闊的應(yīng)用前景，如熒光標(biāo)記、生物傳感器、電化學(xué)傳感器、光電轉(zhuǎn)換器等。本文將重點介紹不同原料制備碳納米點的表征及性能分析。制備方法常見的碳納米點制備方法包括化學(xué)還原法、微波法和激光碎裂法等。不同原料、反應(yīng)條件和制備方法對碳納米點的結(jié)構(gòu)和性能有很大影響。下面將結(jié)合實驗結(jié)果分別討論不同原料的制備方法和其對碳納米點的影響。1.化學(xué)還原法化學(xué)還原法是制備碳納米點常用的方法之一，該方法以氧化石墨為原料，在還原劑和表面活性劑的影響下制備碳納米點。以石墨烯過氧化物(GO)和亞硝酸鈉(NaNO2)為原料，硫酸鐵為催化劑，環(huán)境溫度下進(jìn)行化學(xué)還原。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在還原劑和表面活性劑的存在下，可以制備出直徑在1~6nm之間的碳納米點(圖1)。圖1化學(xué)還原法制備的碳納米點(TEM像)2.微波法微波法是另一種制備碳納米點的方法，其優(yōu)點在于反應(yīng)時間短、反應(yīng)效率高及所需原料少等。以檸檬酸三鈉、吡啶為原料，在微波加熱下，制備了碳納米點。結(jié)果表明，在微波輻射下，吡啶與檸檬酸三鈉共同發(fā)生加熱反應(yīng)，生成大量粒徑在1~4nm之間的碳納米點。碳納米點具有很好的熒光性質(zhì)，顯示出藍(lán)色的熒光(圖2)。圖2微波法制備的碳納米點(TEM像)3.激光碎裂法激光碎裂法是一種較新的制備碳納米點的方法，該方法以固體材料為原料，利用激光的高溫高壓作用將材料壓縮成納米粒子。采用激光碎裂法制備的碳納米點，通常具有較好的晶體結(jié)構(gòu)和較好的熒光性能。以金剛石為原料，采用稀薄氧氣燃燒激光法，在高溫高壓下制備了碳納米點。結(jié)果顯示碳納米點平均粒徑在50~100nm之間(圖3)。圖3激光碎裂法制備的碳納米點(TEM像)性能分析1.光學(xué)性能碳納米點具有較好的熒光性能，這使得它們在熒光標(biāo)記、生物傳感器、電化學(xué)傳感器、光電轉(zhuǎn)換器等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。性質(zhì)測試結(jié)果表明，使用化學(xué)還原法制備的碳納米點在400~600nm范圍內(nèi)發(fā)射強(qiáng)度大，推測這與受光程度直接相關(guān)和表面修飾相關(guān)。在不同條件下制備碳納米點，對其發(fā)光性能也有影響。例如采用微波法制備的碳納米點，其藍(lán)色熒光可以被用于生物成像等領(lǐng)域。2.熱穩(wěn)定性碳納米點具有良好的熱穩(wěn)定性，這使得它們在高溫環(huán)境下工作具有優(yōu)勢。使用化學(xué)還原法制備的碳納米點可以在550℃下熱穩(wěn)定。而通過激光碎裂法制備的碳納米點，其高溫穩(wěn)定性更高，可以耐受高達(dá)1000℃的高溫。3.生物兼容性生物兼容性是制備碳納米點時需要考慮的重要因素。結(jié)果顯示，與一些傳統(tǒng)材料相比，碳納米點具有較好的生物兼容性。以化學(xué)還原法制備的碳納米點為例，結(jié)果表明碳納米點對白細(xì)胞的生長影響不大。此外，碳納米點還可以作為熒光探針用于細(xì)胞標(biāo)記，具有藍(lán)色微弱熒光，可在生物組織中較好地被追蹤?？偨Y(jié)不同原料制備碳納米點的表征及性能分析，本文主要對化學(xué)還原法、微波法和激光碎裂法三種制備方法進(jìn)行了討論。這些制備方法各有優(yōu)缺點，可以根據(jù)不同需要選擇合適的方法