花生壳制备纳米碳点及其荧光性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

碳元素是自然界中含量最丰富的元素之一，也是构成生命体最基本的元素。近年来，含碳纳米材料引起了广泛的研究兴趣，如碳纳米管、富勒烯等。但由于其自身缺陷，如纳米金刚石制作成本和分离成本过高、碳纳米管水溶性较差，且不是有效的光学发射体（尤其在可见光范围内），在很大程度上限制了这些碳材料更为广泛的应用。纳米碳点是一种新型的零维碳纳米材料，相比于传统的碳材料，其制作成本、分离成本更为低廉。纳米碳点是由分散的类球状颗粒组成，尺寸在10 nm以下，是具有荧光性质的新型纳米碳材料，其表面有较多亲水基团，因而具有更好的水溶性。

近年来，荧光碳纳米材料因其具有良好的光学特性和细胞低毒性引起了科研工作者们的广泛研究．它具有较好的光稳定性，且无毒副离子的存在，适用于长时间的检测和示踪的实验，在生物标记^[1]和分析检测^[2]等方面具有广阔的应用前景．如sun等^[3]采用ppei－ei钝化后的碳量子点用于人体乳腺癌mcf-7细胞的标记;li等^[4]利用碳量子点实现了对dna的检测;goncalves等^[5]将碳量子点用作生物纳米传感器，用于检测环境中重金属汞离子的存在，这种探针具有可逆性、反应时间短和稳定的优点，丰富了碳量子点的应用范围。

目前人们已通过不同的原料成功地制备出了荧光碳纳米材料，已有不少研究者采用以废弃生物质为原料制备荧光碳纳米材料。

2. 研究内容和预期目标

1.研究花生壳的组成成分

2.通过物理及化学方法对其进行预处理提高原料转换率

3.通过加入活性剂、控制其反应条件，制备粒径分布较窄的纳米碳球

3. 研究的方法与步骤

首先研究花生壳的成分，对其进行前期处理，探究前期处理对其碳化程度的影响。接着适当控制其反应条件，如：ph、反应温度、添加活性剂等，来控制碳点直径大小，及团聚情况。在成功制备出纳米碳点的基础上，适当控制其反应条件，取出未完全反应物进行成分分析。

通过产品的荧光光谱来测定其荧光性能。

通过粒度分析仪、透射电镜来进行粒度的表征。

4. 参考文献

[1] li h t,liu y,yu h, et al. synthesis offluorescent carbon nanoparticles directly from active carbon via a one-stepultrasonic treatment[j].materials research bulletin, 2011, 46(1):147-151.

[2] huang h q,zeng p,han b f, et al. preparationof fluorescent carbon dots and its cytotoxicity for saccharomyce cerevisiae[j].chinesejournal of inorganic chemistry,2012, 28(1):13-19.

[3] sun y p, zhou b, lin y, et al. quantum-sizedcarbon dots for bright and colorful photoluminescence [j]. journal of theamerican chemical society, 2006,128 5第1期.

5. 计划与进度安排

1、2022-02-20~2022-02-25：查阅文献，了解课题背景，完成开题报告。

2、2022-02-26~2022~02-28：开展初步实验，熟悉木质素水热碳化的过程。

3、2022-03-01~2022-03-03：制备纳米碳点