一、课题背景
碳量子点(CQDs),也称为碳点或碳纳米点,是一类具有显著荧光性能的新颖零维碳纳米材料。它是是在2004年意外发现的，是Scrivens等人在合成单臂纳米管过程中的副产物，他们对碳纳米管进行研究时发现了意料之外的碳量子点。直到2006年碳点概念才正式被提出并制备出了实体。与其他碳纳米材料不同的是，碳量子点属于零维纳米材料，它由超细的、分散的、准球形、尺寸低于10 nm的碳纳米颗粒组成。
碳量子点目前有两种大的方法制备，一种是自上而下法，就是选择比较大直径的碳源通过打碎等方法使其变成小尺度的碳材料，具体方法如电弧放电法，激光灼烧法、电化学法、化学剥离法等。另外一种则是自下而上法，即以小分子物质如蛋白质、氨基酸、小分子糖等为原料，通过一定的手段，是小分子物质之间发生脱水、缩合、碳化、钝化等过程，形成碳点。常见的具体方法有水热合成法，微波加热法热裂解法、模板法等。
碳量子点具有具有良好的光学性质、较好的水溶性、低毒性、环境友好、碳
源广泛，以及生物相容性好等特点。其荧光性能较好，发射峰比较窄且对称，穿透力强，可用于细胞成像和生物传感。同时其具有光致发光和光诱导电荷转移两种光学性能。光致发光发射遵循斯托克斯模型，即发射的波长比激发的波长更长。而光诱导电荷转移指可以通过溶液中的电子受体或者供体使碳量子点的荧光淬灭。即光诱导碳量子点既是优良的电子供体又是电子受体。
目前，碳量子点的荧光特性研究是一个主要方向，其具有荧光强度随着pH变化的响应特性，同时碳量子点的发射峰位置也会随着pH的变化而轻微移动。
要解决的问题
本课题将以L-抗坏血酸即维生素C为碳源，水和乙醇为混合溶剂的反应体系，可以简便地一步合成荧光碳量子点。并以此为基础，配置出不同pH值的碳点溶液，碳点溶液具有pH值的响应性。随着pH值的上升，荧光强度逐渐减弱。之后对处于碱性范围内的碳量子点溶液进行pH由大到小的调节，以探究其荧光性能是否可逆。利用粒度电位仪、荧光分光光度计、旋光仪等仪器对其进行检测以此来对经过特殊处理碳量子点的结构、荧光性能进行表征。
- 可行性分析
本课题所需的材料、试剂主要是L-抗坏血酸、乙醇，水，氢氧化钠、氨水等，所需实验器材及设备主要有以下几种：荧光分光光度计、pH计、聚四氟乙烯内胆及反应釜、粒度电位仪、旋光仪、冷冻干燥仪等。以上材料试剂及设备在实验室均有配备。同时实验场地条件具备，经费也充足。因此实验可以顺利开展。
此外，本课题所采用的的研究方法中的水热合成碳点法，在相关文献中均有题及，属于一种该领域内的“自下而上”的合成法。该方法已经是一种成熟的合成方法，操作简便，条件也比较容易控制，成功率大。目前本课题的水热合成碳点法已经十分成熟。同时碳点溶液对于pH的独特响应的研究方法也比较可靠，相似的研究方法在碳点文献都有所提及。是一种比较常用的研究方法。
所以，本实验的研究方法及研究所需条件均满足，具有较强可行性。
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