1. 研究目的与意义
纳米材料是指，物质结构的三维空间中至少有一维处于纳米尺度范（1nm-100nm），或由纳米尺度范围的物质为基本结构单元所构成的精细材料的总称。由于纳米物质具有不同于宏观物质和微观粒子的纳米效应（例如表面效应、小尺寸效应和量子限域效应、宏观量子隧道效应等），因而纳米材料表现出异于普通材料的光、磁、热、力学和机械等特殊性能。因此，纳米材料在电子材料、光学材料、磁性材料、生物医药等方面具有十分广泛的应用。纳米材料的研究主要围绕几种典型的纳米材料展开，包括：贵金属纳米团簇、磁性纳米材料、半导体量子点（quantum dots，qds）以及碳纳米材料等。碳纳米材料作为纳米材料的重要组成部分，主要包括：单层石墨结构的石墨稀（go）、纳米管状结构的碳纳米管（cnts），60个碳原子组成的富勒稀（c60）以及碳点（carbon dots，cds）。2004年xiao,y.x等在使用凝胶电泳分离电弧放电产生的碳灰中的单壁碳纳米管时，偶然发现了具有荧光性能的碳纳米粒子[1]；2006年sun等通过激光消蚀碳靶物并经过多次处理，制备得到良好发光性能的荧光碳纳米材料并将其命名为碳点[2]。碳点，是一类粒径一般小于10nm的、单分散的、类似球状的荧光碳质纳米材料。其大多具有sp2杂化碳的骨架结构，且表面带有大量羟基、羧基、酯基等碳的含氧基团，使碳点具有优越的水溶性和易于进一步在其表面修饰功能化的有机物、无机物、集合物和生物材料的特点。由于碳点具有超小尺寸、可调节表面功能基团和一系列简单的、快速的合成方法等优点，使碳点成为其他纳米碳（富勒烯、纳米金刚石和碳纳米管）在许多应用领域的替代品。此外，量子点（quantum dots，qds）具有吸收光谱宽而连续、发射峰形窄、耐光漂白等优良的性质，也成功应用于生物方面的研究；由于，量子点含有有毒的重金属，在生物体内将会引起毒副作用，因此使量子点的生物标记和检测领域受到限制。因此制备出荧光性能优异、毒性低、生物相容性好的荧光纳米材料非常重要。
纳米碳点作为碳纳米材料家族中的新成员，不仅表现出荧光稳定性强、耐光漂白、发射波长可调控等优良的荧光性能，还具有毒性低、生物相容性好和粒径小等特点。纳米碳点具有零维结构，因其特殊的结构而表现出许多独特的发光性质，具有良好的应用前景。与传统的有机荧光材料相比，纳米碳点克服了很多不足，比如极易发生试剂漂白，易发生光散射，高浓度发生自猝灭，在水溶液中易分解，荧光光谱有很宽的拖尾，斯托克斯位移较小及荧光寿命短等[3]。与半导体金属量子点（cds、cdse等）相比，纳米碳点除了具备半导体量子点的性质外，还具有生物相容性好、低毒性、易于功能化等优点。总结起来，纳米碳点具有的优越的光学特性包括：
(a)纳米碳点的荧光具有宽激发及窄发射的特点。这一特点使得纳米碳点可以应用于生物荧光标记过程中进行多通道的检查[4]。
2. 研究内容和预期目标
1.使用花生壳为原料，探索制备粒径分布较窄的纳米碳点
2.利用红外光谱、粒径仪、x射线衍射法（xrd）、荧光光谱等手段对其结构和荧光性能进行表征
3.表征所制得纳米炭球的荧光性能，并研究其荧光特性以及纳米碳点对生活中常见金属离子性能的测定，金属离子性能的范围。
3. 研究的方法与步骤
以花生壳为原料，利用反应条件较为温和的水热反应技术，最终获得性能优异的生物质碳点，并对反应温度，反应时间，加入量等制备条件进行优化，以及碳点对于生活中金属离子性能的测定。
通过粒度分析仪、透射电镜来进行粒度的表征。
通过xrd、红外光谱等分析方法进行表面结构的表征。
4. 参考文献
[1] xiao,y.x.; robert, r.; yunlong, g.et, electrophoretic analysis and purification of fluorescent single-walled carbon nanotube fragments. journal of the american chemical society2004,126,12736-12737.
[2] sun, y.p.; zhou, b.; lin, y.et, quantum-sized carbon dots for bright and colorful photoluminescence. journal of the american chemical society 2006,128,7756-7757
[3]黄海平,朱俊杰.新型碳材料——石墨烯的制备及其在电化学中的应用[j].分析化学, 2011, 39(7)
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、2022-02-26~2022~03-30：开展初步实验，熟悉木质素水热碳化的过程。
3、2022-03-01~2022-04-03：制备纳米碳点
