事實(shí)快照
- 論文：微波-水熱合成竹焦油熒光碳量子點(diǎn)及其應(yīng)用
- 設(shè)備：XH-800S
- 期刊與分區(qū)：Analytical Methods，中科院 1 區(qū)
- 核心條件：溫度 600 °C / 180 °C；時(shí)間 30 min / 15 min / 24 h
- 關(guān)鍵結(jié)果：測(cè)得CQDs量子產(chǎn)率 19.3%；即可制備量子產(chǎn)率 19.3%；Zeta電位 +6.94 mV
- 用途：可作為 碳量子點(diǎn)、微波-水熱法 的論文證據(jù)頁(yè)。
研究摘要
竹焦油是竹炭加工過(guò)程中產(chǎn)生的水不溶性半固體副產(chǎn)物。本研究開發(fā)了一種簡(jiǎn)單快速的方法，通過(guò)微波-水熱路線將竹焦油轉(zhuǎn)化為碳量子點(diǎn)（CQDs），并應(yīng)用于酸性條件下2,4,6-三硝基苯酚（TNP）的靈敏和選擇性檢測(cè)。所得CQDs經(jīng)透射電子顯微鏡（TEM）、X射線衍射（XRD）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、X射線光電子能譜（XPS）和熒光光譜表征。結(jié)果表明，CQDs在380 nm激發(fā)下發(fā)射強(qiáng)藍(lán)色熒光，中心波長(zhǎng)450 nm，量子產(chǎn)率高達(dá)19.3%?；贑QDs與TNP之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）、內(nèi)濾效應(yīng)（IFE）和電子轉(zhuǎn)移（ET），建立了TNP的靈敏檢測(cè)方法，線性范圍0.2–20 μM，檢測(cè)限33 nM。該方法選擇性高，適用于天然水樣中TNP的分析。
研究背景與解決的問(wèn)題
竹焦油是竹炭加工過(guò)程中產(chǎn)生的水不溶性半固體副產(chǎn)物。
設(shè)備應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)條件
| 項(xiàng)目 | 參數(shù) |
|---|---|
| 溫度 | 600 °C / 180 °C |
| 時(shí)間 | 30 min / 15 min / 24 h |
關(guān)鍵結(jié)果
測(cè)得CQDs量子產(chǎn)率
19.3%
即可制備量子產(chǎn)率
19.3%
Zeta電位
+6.94 mV
回收率
91.40%
| 指標(biāo) | 結(jié)果 |
|---|---|
| 測(cè)得CQDs量子產(chǎn)率 | 19.3% |
| 即可制備量子產(chǎn)率 | 19.3% |
| Zeta電位 | +6.94 mV |
| 回收率 | 91.40% |
| 回收率 | 98.86% |
機(jī)制/方法亮點(diǎn)
- （1）微波-水熱合成機(jī)制： 微波輻照通過(guò)偶極分子旋轉(zhuǎn)和離子傳導(dǎo)產(chǎn)生熱量，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)體系的快速、均勻升溫。在180 °C微波水熱條件下，竹焦油中的酚類化合物和芳香烴發(fā)生脫水、縮合和碳化反應(yīng)，形成碳核。乙二胺（EN）作為氮源和表面鈍化劑，通過(guò)靜電作用包覆在碳核表面，引入胺基（-NH?）等官能團(tuán)，提高了CQDs的水溶性和熒光量子產(chǎn)率。EN還可調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值，為CQDs的形成提供適宜的堿性環(huán)境。微波的快速加熱特性將傳統(tǒng)需要數(shù)小時(shí)的水熱反應(yīng)縮短至15 min，顯著提高了合成效率。 （2）熒光猝滅機(jī)制： CQDs熒光猝滅由三種機(jī)制共同主導(dǎo)：；熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）：TNP的吸收光譜與CQDs的熒光激發(fā)和發(fā)射光譜有廣泛重疊，滿足FRET條件，能量從CQDs轉(zhuǎn)移至TNP導(dǎo)致熒光猝滅。；內(nèi)濾效應(yīng)（IFE）：TNP對(duì)CQDs發(fā)射光的再吸收，減少了檢測(cè)到的熒光信號(hào)。；電子轉(zhuǎn)移（ET）：CQDs的LUMO能級(jí)（-3.83 eV）高于TNP的LUMO能級(jí)（-5.82 eV），光激發(fā)電子從CQDs的LUMO轉(zhuǎn)移至TNP的LUMO，導(dǎo)致熒光猝滅。 三種機(jī)制的協(xié)同作用使CQDs對(duì)TNP具有極高的靈敏度和選擇性。 （3）酸性條件穩(wěn)定性機(jī)制： CQDs表面富含胺基（-NH?）和羥基（-OH）等官能團(tuán)，在酸性條件下質(zhì)子化帶正電，增強(qiáng)了CQDs的水溶性和分散穩(wěn)定性。同時(shí)，EN的表面鈍化作用有效保護(hù)了碳核，減少了酸性環(huán)境對(duì)熒光中心的破壞。因此，CQDs在pH 2–7范圍內(nèi)熒光強(qiáng)度保持穩(wěn)定，克服了傳統(tǒng)熒光傳感器在酸性條件下易失活的缺點(diǎn)。
應(yīng)用價(jià)值
- 原料創(chuàng)新：首次以竹焦油為碳源制備碳量子點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了廢棄物資源化利用
- 快速高效：微波-水熱法僅需15 min，而傳統(tǒng)水熱法需要數(shù)小時(shí)
- 量子產(chǎn)率高：CQDs量子產(chǎn)率高達(dá)19.3%，屬于較高水平
- 酸性條件穩(wěn)定：在pH 2–7范圍內(nèi)熒光強(qiáng)度保持穩(wěn)定，克服了傳統(tǒng)傳感器在酸性條件下易失活的缺點(diǎn)
- 檢測(cè)靈敏：TNP檢測(cè)限低至33 nM，線性范圍0.2–20 μM
相關(guān)儀器推薦
常見問(wèn)題
這篇論文使用了哪種設(shè)備？
本研究使用 XH-800S。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 Analytical Methods（2017），使用 XH-800S 開展 碳量子點(diǎn)、微波-水熱法 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括測(cè)得CQDs量子產(chǎn)率 19.3%；即可制備量子產(chǎn)率 19.3%；Zeta電位 +6.94 mV。
該研究發(fā)表在哪個(gè)期刊？
發(fā)表于 Analytical Methods，中科院 1 區(qū)。
引用信息
A facile microwave-hydrothermal synthesis of fluorescent carbon quantum dots from bamboo tar and their application
Analytical Methods, 2017
DOI: 10.1039/C7AY01069A
A facile microwave-hydrothermal synthesis of fluorescent carbon quantum dots from bamboo tar and their application
Analytical Methods, 2017
DOI: 10.1039/C7AY01069A