荧光碳基纳米材料的溶液化学合成及其光学性质的研究

荧光碳基纳米材料是一种新型的荧光材料。由于它们具有较高的荧光量子产率、稳定的化学组成、良好的生物相容性和低的细胞毒性等显著优点，近年来引起了国内外科学家的广泛关注。目前所报道的荧光碳基纳米材料有碳纳米管、纳米金刚石和纳米石墨等，其合成方法主要局限于"自上而下"的物理方法，难以通过改变组成、结构、尺寸等参数得到光谱可调的荧光碳基纳米材料。本项目拟采用溶液化学方法，如水溶液二氧化硅球载体法、"组装?去组装"纳米限制空间法和二氧化硅辅助微乳液法，实现从材料设计角度对荧光性质的调控。通过选择不同成分的前驱体、反应条件、碳化温度和钝化剂等手段合成荧光发射波长随尺寸和组成可调的碳基纳米材料。结合计算机模拟，构建材料尺寸、组成和结构等参数与荧光性能的关系。希望通过此项研究开发出一系列具有优秀性能的荧光碳基纳米材料，为其在生物和医药等领域的应用提供良好的标识平台。

荧光碳基纳米材料因具有较高的荧光量子产率、稳定的化学组成、良好的生物相容性和低的细胞毒性等优点成为近年来荧光材料研究的焦点。如何获得组成、结构、尺寸及光谱可调的荧光碳基纳米材料是这一领域发展的关键问题。本项目采用溶液化学方法，通过水溶液二氧化硅球载体法、“组装−去组装”纳米限制空间法和氧化剥离人造石墨等手段，利用选择不同前驱体、碳化温度和钝化剂等合成条件，获得了以下成果：.1）探索了线性聚乙二醇、聚乙二胺-聚乙二醇-聚乙二胺嵌段聚合物和树枝状聚乙二醇等不同钝化剂对碳纳米颗粒荧光性质的影响，同时对得到的三种荧光碳纳米颗粒的细胞毒性和相容性进行了研究；.2）利用剥离热解纳米石墨烯分子六苯并蔻获得的人造石墨制备了尺寸形貌均一的荧光石墨烯纳米盘（其直径在60nm左右，厚度则为2-3nm），该结果为制备形貌均一的单分散石墨烯量子点提供了新方法；.3）以不同芳香分子为前驱体，利用嵌段共聚物为软模板，二氧化硅为硬模板，制备了形貌、组成及荧光性能可控的荧光碳纳米颗粒。同时研究了作为碳源的有机分子对产物碳纳米颗粒尺寸、组成、石墨化程度和荧光性能的影响。这种软-硬模板法为解决制备碳纳米颗粒时的聚集问题和获得具有窄尺寸分布的荧光碳纳米颗粒提供了可能。.上述结果不但为获得具有可控形貌及光学性能的荧光纳米材料建立了可靠的方法，而且为荧光碳基纳米材料的发光机理研究提供了丰富的对象。