广西大学孙建平/石绍宏 CEJ: 设计具有优异荧光性能和pH响应性的生物质碳量子点@聚乙烯醇薄膜用于智能检测

本文要点：

通过FT-IR和XPS分析研究了CQD纳米颗粒的结构特征。CQD的电位示意图如图1a所示，其中多元素掺杂在CQD框架表面。为了实验证明这种可能的掺杂，木屑、木质纤维素和CQD纳米颗粒的FT-IR光谱如图1b所示。可见，CQDs光谱中官能团的特征吸收与木材和木质纤维素样品几乎相同。然而，与木材和木质纤维素的光谱相比，CQDs的光谱存在一些差异。如图1c所示，CQDs的XPS宽扫描光谱在284,399,531和1303 eV处有4个特征峰，可以分别归属于CQDs的C, N, O和Mg元素。插图显示了原子百分比，分别为C ~ 74.8%、N ~ 3.2%、O ~ 21.7%和Mg ~ 0.3%。这些成功的掺杂将进一步丰富CQDs框架的表面态，使其具有优异的发光性能。因此，通过对CQD纳米粒子的结构分析，充分证实Mg和N元素成功地掺杂在CQDs框架上。

上述工作为CQD纳米颗粒的结构和性质提供了一个全面的认识。然而，要实现理想的应用，仍有一个内在的不足需要克服，即CQDs在溶液态聚集引起的荧光猝灭。基于之前报道的工作，将CQDs封装到聚合物基体中是限制CQDs运动并使其均匀分散的有效方法。采用这种策略，CQDs@PVA薄膜成功制备，如图3a所示。显然，它在可见光下保持了很高的透明度。为了进行定量分析，在紫外可见波数(200 ~ 700 nm)下测定了纯PVA和CQDs@PVA薄膜的透过率。如图3b所示，在低波数区域(紫外光)，CQDs@PVA膜的透过率略低于纯PVA。这主要是由于CQD纳米颗粒对紫外光的吸收作用，如图3d所示。相比之下，CQDs@PVA薄膜在高波数区(可见光)的透光率显著提高，达到88%左右，与纯PVA的透光率基本相同。这种高透光性能可能是由于CQD纳米颗粒在PVA基体中的均匀分布所致。图3c进一步观察了薄膜的横截面。表面光滑，厚度达180 μm。在高倍SEM图像中(图3d)，几乎没有团聚的颗粒。为了更直观的观察，在图3e中检测到了C, N, O, Mg元素的EDS扫描。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136442

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