选择性氧化生物质炭制备碳量子点及其负载DNA分子的研究
批准号:
31470600
项目类别:
面上项目
资助金额:
84.0 万元
负责人:
左宋林
依托单位:
学科分类:
C1604.林产化学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄超伯、吴祝华、卜权、王宜望、卞维鑫、王永芳、陈继锡
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中文摘要
碳量子点是一种10nm左右的新型纳米碳材料,兼具 良好的光致发光性能及生物与化学特性,是生物示踪成像等技术所期待的高性能荧光材料,非常引人瞩目。本项目旨在发展一条低成本的制备方法和新的性质调控方法。本项目通过分析生物质炭结构、特性及以往研究基础,提出了以廉价易得的生物质炭为原料的选择性氧化制备碳量子点方法,采用生物质炭原料结构调控碳量子点尺寸的思路,以及钝化是碳量子点表面基团与钝化剂之间反应的观点。研究以生物质炭、氧化剂和氧化条件为主要内容的选择性氧化体系,碳量子点发生团聚的条件,以及碳量子点表面化学结构和光致发光性质。通过综合分析,掌握生物质炭制备碳量子点的技术方法,生物质炭的类石墨微晶结构调控碳量子点尺寸,以及碳量子点的表面化学结构调控其光致发光性能等关键科学问题,促进碳量子点科学与技术的发展。在此基础上,研究生物质炭量子点负载DNA分子的表面化学结构,为开发其在转基因技术中的应用。
英文摘要
Carbon quautum dots are a new class of carbon nanomaterials with sizes below 10 nm.It has attracted wide attention because it posses a excellent photoluminescence ability and a appropriate properties in biology and chemistry , and thus show a great potenial in the field of biology and medical science as a desirous fluorescent material.This projext aim to develop a novel approach with a low cost to prepare carbon dots and to explore a new way to regulate its properties.This project put forward to a method of a selective oxidation to prepare carbon dots using the cheap and easily available biomass-based char as starting material, an approach to tune the size of carbon dots in terms of the structure of the starting material, and the viewpoint that surface passivation of carbon dots is in natue a chemical reaction between surface groups on carbon dots and possivation reagents. The project investigate the selective oxidation system including biomass-based char, oxidants, oxidation condition, the aggregation challenge of carbon nanoparticles in the process of seperation, and surface chemical structure and photoluminscene properties of the carbon dots. Based on the comprehensive analysis, one can mater the technological approach to prepare carbon dots from biomas-based chars, the way to regulat the size of carbon dots in terms of the size of like-graphite microcrystals in the char, and the way to gain the tunable photoluminscene properties in terms of surface chemical strutures of carbon dots, thus promoting the development of science and technology of carbon quantum dots. On the basis of these achievement, the surface chemical structure was required to support DNA molecular on carbon dots for the new application of carbon dot in the field of transgenic technology.
由木材、竹材、果壳、秸秆等植物原料经炭化/活化得到的生物质炭来源丰富、应用广泛。它们都是由纳米尺寸的类石墨微晶基本单元,通过无定形炭连接而成的微晶质炭。碳量子点是2004年发现的一种新型炭纳米材料,在生物领域显示出广泛的应用潜力。本项目提出了一种选择性氧化解离生物质炭的思路,发展一种高效制备可应用于生物领域的高性能碳量子点。本项目不仅完成了项目计划书的研究内容,达到了研究目标,而且取得了原创性科研成果。.(1) 创建了选择性氧化快速解离微晶质炭的技术。在国际上首次将生物质炭快速解离为基本结构单元---类石墨微晶,形成了包括氧化剂、氧化条件和产物分离纯化等在内的选择性氧化解离微晶质炭技术体系,实现了生物质炭在30分钟之内完全解离的纳米化过程,技术快速高效。.(2)创制了类石墨微晶基炭纳米新材料。选择性氧化快速解离微晶质炭技术不仅是快速制备碳量子点的方法,而且可以制得一种新的炭纳米材料---类石墨微晶基炭纳米材料,其得率将近80%,是生物质炭纳米化的主要产物。这些新型的类石墨微晶基碳纳米材料具有丰富的表面官能团,在水中分散量超过50mg/ml,表现出比氧化石墨烯等其它纳米材料都优异的分散性和稳定性,因此,具有与无机、有机和生物组分复合的能力,应用前景广阔。.(3)实现了选择性氧化生物质炭制备的碳量子点的微观结构和表面结构调控。制备出了石墨化结构显著不同、能发射出黄色至蓝色等不同荧光的系列碳量子点。采用化学还原的方式,实现了碳量子点的表面结构调控,制备出了可广泛应用于生物领域的高性能碳量子点。. 本项目的研究成果为低成本制备高性能的碳量子点提供了理论和技术基础。更为重要的是,这些成果首次用实验证实了在70年之前提出的微晶质炭结构模型,取得了快速解离生物质炭技术和类石墨微晶基炭纳米材料原创性成果,将推动形成以类石墨微晶基炭纳米材料为中心的新领域,成为木竹材和农林剩余物高值化利用和生物质炭的新方向。
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
Ammonia modification of high-surface-area activated carbons as metal-free electrocatalysts for oxygen reduction reaction
高比表面积活性炭的氨改性作为氧还原反应的无金属电催化剂
DOI:10.1016/j.electacta.2018.01.089
发表时间:2018-02
期刊:Electrochimica Acta
影响因子:6.6
作者:Yongfang Wang;Songlin Zuo;Ya Liu
通讯作者:Ya Liu
Cost-effective preparation of metal-free electrocatalysts by phosphoric acid activation of lignocellulosic materials for oxygen reduction reaction
通过磷酸活化木质纤维素材料用于氧还原反应经济高效地制备无金属电催化剂
DOI:10.1016/j.ijhydene.2018.12.035
发表时间:2019-01
期刊:International journal of hydrogen energy
影响因子:7.2
作者:Yongfang Wang;Songlin Zuo;Meng Miao;Ya Liu;Zhengrong Gu;Yongcan Jin
通讯作者:Yongcan Jin
DOI:--
发表时间:2018
期刊:林业工程学报
影响因子:--
作者:左宋林;王永芳;张秋红
通讯作者:张秋红
The effect of oxygen on microwave-assisted synthesis of carbon quantum dots from polyethylene glycol
氧气对微波辅助聚乙二醇合成碳量子点的影响
DOI:--
发表时间:2017
期刊:RSC Advances
影响因子:3.9
作者:Yunyang Zhao;Songlin Zuo;Meng Miao
通讯作者:Meng Miao
DOI:10.1016/j.carbon.2018.09.018
发表时间:2018-12
期刊:Carbon
影响因子:10.9
作者:Meng Miao;Songlin Zuo;Yunyang Zhao;Yong-fang Wang;Haian Xia;Chao Tan;Han Gao
通讯作者:Meng Miao;Songlin Zuo;Yunyang Zhao;Yong-fang Wang;Haian Xia;Chao Tan;Han Gao
基于结构解离与重构的木质炭微观组织结构研究
- 批准号:32371819
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50.00万元
- 批准年份:2023
- 负责人:左宋林
- 依托单位:
活性炭含磷基团结构调控及其电化学应用基础研究
- 批准号:31270621
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:83.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:左宋林
- 依托单位:
基于氧化和促进交联作用的空气-磷酸活化机理研究
- 批准号:30972317
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:左宋林
- 依托单位:
磷酸法活性炭孔隙结构和表面化学性质调控机理的研究
- 批准号:30671651
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:左宋林
- 依托单位:
国内基金
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