碳纳米点可视化Cu(II)纸基传感器制备及性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

铜离子（cu2 ）是人体生命活动不可或缺的微量元素，然而铜离子的过量摄入会导致毒副作用的产生，甚至引发相应的疾病。

同时，由于铜离子无法被生物降解，在环境中富集存在时会对人体产生相应的危害。

目前，电子工业、化学工业和电镀制造等生产过程中，会产生相当数量的含铜废水。

2. 课题关键问题和重难点

课题关键问题：（1）对获得具有近红外发射的碳纳米点应用于铜离子的荧光检测，探究该荧光传感器的各项光物理性能，及在溶液下对铜离子的检测性能，建立浓度-荧光强度的线性关系；（2）将获得具有高荧光量子产率的碳纳米点与试纸结合，制备出具有检测效果的荧光试纸，同时在365 nm紫外光下考察cu2 对试纸荧光淬灭颜色的变化情况，建立荧光颜色与铜离子浓度的线性关系，结合智能手机的颜色分析识别，实现重金属离子的可视化检测传感器。

课题难点：（1）对前驱体合成、碳纳米点制备较为困难，反应条件较难把握，需对碳纳米点合成条件不断优化。

同时所合成材料的结构表征及分析工作本科阶段接触较少，这将是本课题开展过程中的难点问题，将通过认真进行文献调研和基础知识学习来解决。

3. 国内外研究现状（文献综述）

碳纳米点是继富勒烯、碳纳米管、石墨烯之后最受关注的碳基纳米材料。

作为一种新型纳米材料，碳纳米点自2004年被通过电弧放电法制备成功以来，一时备受关注。

碳纳米材料以其优异的光学性能、生物相容性和光稳定性等优点，广泛应用于生物传感和细胞成像等领域[1]。

4. 研究方案

（1）基于经典单元反应-硝化反应，合成芳香族硝基化合物3,7-二硝基吩噻嗪，以此为前驱体，制备出不同的n、s掺杂碳纳米点，通过核磁氢谱、红外光谱、紫外-可见光光谱、荧光光谱、透射电镜、粉末x-射线衍射和x-射线光电子能谱等手段对所合成前驱体和碳纳米点进行表征。

3,7-二硝基吩噻嗪的合成路线（2）通过对前驱体的修饰、合成条件的控制，获得发射波长可调、高荧光量子产率的碳纳米点，通过理论计算、光谱和系列表征手段揭示其光物理性质与结构之间的构效关系。

确立一种可对碳纳米点发射波长和量子产率有效调控的设计合成策略。

5. 工作计划

2022-2022-2 1-2周，查找阅读相关文献，对研究课题初步大体了解，制定较为实施可行的设计方案； 2022-2022-2 2-3周，确定方案，学习实验过程和操作，对设计方案进行探索，确定设计过程及预期结果的可行性； 2022-2022-2 4-12周，独立完成实验要求，合成相关产品并测定性能，比较处理最佳实验方案并进行多次优化； 2022-2022-2 13-15周，对数据进行处理，分析数据结果，完成课题要求，撰写论文 2022-2022-2 16-17周，修改毕业课题论文并完成答辩。