氮摻雜石墨烯量子點的制備及其在細胞成像中的應用

刁娟娟, 王婷婷, 李 莉*

(1. 新疆醫科大學 中心實驗室，新疆 烏魯木齊 830011; 2. 新疆醫科大學 藥學院, 新疆 烏魯木齊830017)

石墨烯量子點(Graphene quantum dots, GQDs)是由二維材料石墨烯衍生出來的零維材料，具有優異的光學性質，在細胞成像[1]、分析檢測[2]、光電化學、生物傳感[3]、光催化等方法有良好的應用前景。石墨量子點的合成方法主要分為自上而下法(Top-down synthetic route)和自下而上法(Bottom-up synthetic route)兩類[4]。自上而下法利用特殊的化學手段將石墨類材料剝離并剪切成石墨烯量子點，主要有電化學法、酸氧化法、溶劑熱法、微波分解法、電子束刻蝕等方法，但產物產率和熒光量子產率都較低，嚴重制約該方法的實際應用[5]。自下而上法是通過分子前驅體來合成石墨烯量子點，主要有水熱法、熱解法、溶液化學法、熱解多環芳烴法、化學氣相法、富勒烯開籠法等[6]。這種方法易于調控石墨烯量子點的形貌和尺寸，從而克服了與自上而下的方法相應的非選擇性問題。其中采用水熱法制備石墨烯量子點具有操作簡單、條件可控、穩定性好的優點。石墨烯量子點的熒光特性容易受到其表面化學狀態的影響。表面摻雜化可調節石墨烯量子點電子結構和表面化學特征，從而引起石墨烯量子點的光致發光強度和發射波長的變化，主要為氮元素、硫元素、硼元素、磷元素的摻雜，其中以氮元素最為常用[7-8]。在摻雜劑中，氮被認為是石墨烯量子點中雜原子摻雜的極好候選者，因為氮原子與碳原子大小相當，并且氮原子的五個價電子可與碳原子形成強價鍵，從而提高熒光量子產率[9-10]。……