基于中间体和光发射体间能量传递机制实现碳纳米点基高亮化学发光的研究
结题报告
批准号:
51602288
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
娄庆
依托单位:
学科分类:
E0203.碳素材料与超硬材料
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
臧金浩、苏丽霞、沈成龙、李振、秦世荣、马闯
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中文摘要
目前,碳纳米点基化学发光在超灵敏分析检测、冷光源等关乎国防、民生的众多领域具有重要的潜在应用。然而所得碳纳米点基化学发光效率低,严重阻碍了其在化学发光分析检测方面的应用。针对以上问题,本项目提出利用碳纳米点自身带隙易调节的特点,以此作为化学发光过程中光发射体和发光标记物,设计并构建草酸酯-过氧化氢-碳纳米点化学发光体系。在该体系中,优化选取草酸酯化学发光中间体,并通过对不同元素的化学含量和内核的共轭程度调控完成对碳纳米点发光带隙调节来实现与碳纳米点光发射体间的能级匹配,解决高能中间体到光发射体间电子和空穴的有效注入这一难题,以此提升该体系化学能到光能的转换效率;同时通过表面基团改性实现对碳纳米点亲水亲油性质以及对待测物质选择性的改善,有望实现碳纳米点基高效化学发光和高灵敏分析检测应用。该项目的开展为推动碳纳米点化学发光体系的发展提供新的思路。
英文摘要
At present, carbon nanodots (CDs) based chemiluminescence (CL) has important potential applications in many fields such as ultra sensitive analysis, cold light source and so on, which really matter to national defense and people's livelihood. However, due to the inefficiency in CL of CDs, there is still lack of significant breakthrough that can make CDs based CL performs high detection sensitivity and selectivity. In view of the above problems, we plan to design and construct an oxalic ester-hydrogen peroxide-CDs CL system, employing CDs as the light emitter and marker by virtue of the easy adjustment of their band gap. In this system, we will select the appropriate oxalate as CL intermediates. At the same time, we will achieve a reasonable energy level matching between CL intermediates and CDs by changing the light emission band gap of CDs, which needs regulating the chemical content of different elements and the conjugation of kernel in CDs. We will solve the problem on the effective injection of the electron and hole from high-energy intermediate to the light emitter in order to improve the efficiency of chemical energy into light energy conversion in this system. Meanwhile, the modification on the surface of CDs though functional groups is applied to achieve proper lipophilic and hydrophilic properties and high selectivity. Finally,we will achieve efficient CL and high sensitive analysis detection based on CDs. This project will provide new ideas for the research and development of CDs based CL system.
目前,碳纳米点基化学发光在超灵敏分析检测、冷光源等关乎国防、民生的众多领域具有重要的潜在应用。然而所得碳纳米点基化学发光效率低,严重阻碍了其在化学发光分析检测方面的应用。针对以上问题,本项目提出利用碳纳米点自身带隙易调节的特点,以此作为化学发光过程中光发射体和发光标记物,设计并构建草酸酯-过氧化氢-碳纳米点化学发光体系。在该体系中,优化选取草酸酯化学发光中间体,并通过对不同元素的化学含量和内核的共轭程度调控得到了红绿蓝三色发光碳纳米点,其发光带隙可调谐,并可与化学发光中间体能级匹配,解决高能中间体到光发射体间电子和空穴的有效注入这一难题,实现了该体系化学能到光能的转换效率目前报道的最高值(9.32 × 10(−3) 爱因斯坦每摩尔),亮度可达3.28 坎德拉每平方米。另外,通过将碳纳米点表面基团改性和进一步碳化实现对其亲水亲油性质转换和具有生物组织穿透性能良好的近红外发射,进一步将碳纳米点与草酸酯交联成聚合纳米粒子得到了具有高效化学发光纳米传感器;该传感器可对活性氧(过氧化氢)在动物体内和体外实现高灵敏和高选择性检测,并在小鼠体内实现可达5纳摩的纪录性检测限;更进一步利用炎症模型小鼠实现该化学发光探针对腹腔炎症的监测。该项目的开展为推动碳纳米点化学发光体系的先进信息加密和记录,疾病诊疗方面提供了新思路。相关工作整理发表了SCI文章12篇,其中包括在本专业权威期刊Advanced Science(2篇), Advanced Optical Materials(1篇)和Carbon(3篇)等上发表相关研究成果。申请国家发明专利2个。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Efficient chemiluminescent ZnO nanoparticles for cellular imaging
用于细胞成像的高效化学发光氧化锌纳米颗粒
DOI:10.1016/j.jlumin.2020.117111
发表时间:2020-05-01
期刊:JOURNAL OF LUMINESCENCE
影响因子:3.6
作者:Liu, Zhi-Yu;Shen, Cheng-Long;Shan, Chong-Xin
通讯作者:Shan, Chong-Xin
Temperature-dependent fluorescence in nanodiamonds
纳米金刚石中温度依赖性荧光
DOI:--
发表时间:--
期刊:Applied Physics Express
影响因子:2.3
作者:Li-Xia Su;Qing Lou;Jin-Hao Zang;Chong-Xin Shan;Yuan-Fei Gao
通讯作者:Yuan-Fei Gao
Heterostructured boron doped nanodiamonds@g-C3N4 nanocomposites with enhanced photocatalytic capability under visible light irradiation
异质结构硼掺杂纳米金刚石@g-C3N4纳米复合材料在可见光照射下具有增强的光催化能力
DOI:10.1016/j.ijhydene.2019.05.135
发表时间:2019-07
期刊:International Journal of Hydrogen Energy
影响因子:7.2
作者:Su Li Xia;Liu Zhi Yu;Ye Yang Li;Shen Cheng Long;Lou Qing;Shan Chong Xin
通讯作者:Shan Chong Xin
DOI:10.1016/j.carbon.2018.01.039
发表时间:2018-04
期刊:Carbon
影响因子:10.9
作者:Su Li-Xia;Zhao Chun-Xiang;Lou Qing;Niu Chun-Yao;Fang Chao;Li Zhen;Shen Cheng-Long;Zang Jin-Hao;Jia Xiao-Peng;Shan Chong-Xin
通讯作者:Shan Chong-Xin
Effective light scattering and charge separation in nanodiamond@g-C3N4 for enhanced visible-light hydrogen evolution
nanodiamond@g-C3N4 中的有效光散射和电荷分离可增强可见光析氢
DOI:10.1016/j.carbon.2018.06.048
发表时间:2018-11
期刊:Carbon
影响因子:10.9
作者:Li-Xia Su;Qun-Zeng Huan;Qing Lou;Zhi-Yu Liu;Jun-Lu Sun;Zong-Tao Zhang;Shi-Rong Qin;Xing Li;Jin-Hao Zang;Lin Dong;Chong-Xin Shan
通讯作者:Chong-Xin Shan
基于二维层状双金属氢氧化物限域效应实现自猝灭抑制碳纳米点及电致发光器件应用研究
  • 批准号:
    12261141661
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    195.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    娄庆
  • 依托单位:
高效近红外化学发光碳纳米点的构建及在纳米诊疗药物应用研究
  • 批准号:
    U2004168
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    娄庆
  • 依托单位:
基于粒子间能级匹配构筑高性能化学发光碳纳米点及其在可再写纸应用研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    60万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    娄庆
  • 依托单位:
国内基金
海外基金