开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
1.研究背景
纳米材料自发现以来,因其不同于其他传统材料的独特性质[1],受到了很多专业领域学家的关注,同时也在很多方面得到了应用[2]。
作为典型的纳米材料,半导体量子点受到了学者广泛而深刻的研究,而传统半导体量子点在制备过程中会引入一些具有高毒性的重金属元素,且会对环境会产生消极影响。基于上述问题,科学家研究出了碳点(Carbon Quantum Dots,CQDs)。CQDs是一种尺寸小于10nm的分散的类球形荧光碳纳米颗粒,克服了传统量子点的某些缺点,不仅具有优良的光学性能与小尺寸特性,而且具有良好的生物相容性,易于实现表面功能化,在生化传感、成像分析、环境监测、光催化技术及药物载体等领域具有很好的应用潜力[3]。
杂原子掺杂是改进碳材料性能的一种常用手段。碳点中杂原子的引入,能够对碳点的某些特性进行调控(如电子特性、表面活性和化学活性等),从而拓宽了碳点的应用领域。近年来,人们探索由离子液体参与合成碳点的新方法,因其量子产率高、光学性能好、稳定性高等优点引起了科学家的浓厚兴趣[4]。
2.研究意义及设计思路
2.1目前文献中报道了许多使用不同碳源或不同制备方法合成CQDs,但是很多方法不够绿色环保,荧光量子产率仍然普遍较低,很大程度限制了其后续应用的开发。因此,寻求一种合成多原子共掺杂、光学性能优良、量子产率高的荧光碳点,是材料科学领域中的一大挑战;
2.2碳点具有明显的量子限域效应,利用氮原子对碳点进行掺杂,可以显著改变其电学特性,提供更多的活性位点;硫原子可以调节碳点的能态密度,为激发的电子提供发射陷阱态,可以提高碳点在长波长范围内的吸收和荧光强度;
2.3目前CQDs主要是作为荧光标记物用于成像,对于物质检测方面的研究主要集中于金属离子的含量测定上,在药物分析领域报道较少
3.拟研究或解决的问题
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