利用蝦殼合成碳量子點並探討其特性及 pH 值對螢光強度之變化
學生姓名:
黃苡禎
指導教授:
吳俊逸
學期:
114下
摘 要:
碳量子點（Carbon Dots, CDs）為粒徑小於 10 nm 的碳基奈米材料，由碳奈米核心與表面鈍化層組成。其表面含有含氧等官能基，可穩定表面缺陷並促進電子與電洞之輻射複合，進而提升光致發光效率。由於 CDs 具有低毒性、高生物相容性及可調控螢光特性，因此目前廣泛應用於生物感測、螢光成像及藥物傳遞等領域。近年來，綠色合成方法逐漸受到重視，因此，本研究蝦殼作為碳與氮前驅物，採用用吳俊逸老師的專利方
法，經前驅物碳化後再透過食鹽削切成功合成 CDs。該方法利用食鹽結晶提供機械切削作用，可於常溫常壓下將碳化物剝離成微奈米尺寸顆粒，具有低成本、操作簡便及易於規模化等優勢；此外，蝦殼中天然含氮元素，亦有助於提升 CDs 之光學與螢光特性。由此，本研究再進一步探討合成 CDs 之結構特性及不同 pH 值對其螢光強度變化之影響。
實驗結果顯示，所合成之 CDs 粒徑約為 2–5 nm，具有良好分散性，其主要由碳、氮及氧元素組成，表面含有羥基、胺基、、C=O 與 sp² 碳骨架等結構，並於 340 nm 激發波長下具有最佳螢光發射強度。pH 值對 CD 影響分析結果顯示，CDs 在 pH7 中性環境下具有最佳螢光強度，而在強酸與強鹼環境中螢光強度逐漸下降，目前推估主要因表面官能基質子化或去質子化、表面缺陷增加及粒子聚集等因素，導致螢光淬熄現象。
法，經前驅物碳化後再透過食鹽削切成功合成 CDs。該方法利用食鹽結晶提供機械切削作用，可於常溫常壓下將碳化物剝離成微奈米尺寸顆粒，具有低成本、操作簡便及易於規模化等優勢；此外，蝦殼中天然含氮元素，亦有助於提升 CDs 之光學與螢光特性。由此，本研究再進一步探討合成 CDs 之結構特性及不同 pH 值對其螢光強度變化之影響。
實驗結果顯示，所合成之 CDs 粒徑約為 2–5 nm，具有良好分散性，其主要由碳、氮及氧元素組成，表面含有羥基、胺基、、C=O 與 sp² 碳骨架等結構，並於 340 nm 激發波長下具有最佳螢光發射強度。pH 值對 CD 影響分析結果顯示，CDs 在 pH7 中性環境下具有最佳螢光強度，而在強酸與強鹼環境中螢光強度逐漸下降，目前推估主要因表面官能基質子化或去質子化、表面缺陷增加及粒子聚集等因素，導致螢光淬熄現象。
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