1. 研究目的与意义
当前世界，随着科技的发展，碳纳米粒子激起了人们越来越大的研究兴趣。作为新型的发光纳米材料，碳纳米粒子有着独有的理化性质和纳米效应。依据碳纳米材料所含维度的不同区分，碳纳米材料可分为三种类别及二维的石墨烯，一维的碳纳米纤维、碳纳米管和零度的富勒烯、纳米金刚石。
碳材料一直以来都被认为是没有荧光性能的，直到2004年，可以产生荧光的碳纳米粒子在分离纯化单层碳纳米管（CNTs）时首次被发现。到2006年，该碳纳米粒子正式被命名为荧光碳点。
荧光碳点是一种新型的直径小于10nm的新型碳纳米材料。荧光碳点具有荧光稳定性高，无闪光现象；激发波长和发射波长可调控；生物相容性好，毒性低；分子量和粒径小；合成方法操作安全的性质，受到广泛的关注。碳点的优异性能使它在生物标记、环境分析、荧光生物探针、生物成像、光电传感等领域有广泛的应用前景。不仅如此，碳点通过表面修饰从而使碳点功能化形成碳点复合材料，这些复合材料不仅具备碳点的光学性质，还具备了其他的一些优异性质，这一方面的发展研究工作对于科技的发展也具有十分重要的意义。到目前，全世界对于碳点的制备和应用都还处于起步阶段，对其机理以及更广泛的应用还需要更加深入的研究。
2. 课题关键问题和重难点
若要实现碳点在生物、环境、能源等诸多领域的实际应用，必须先实现荧光碳点高质量的大规横、低成本生产。虽然到目前为止，已经有许多制备荧光碳点的方法，但是它们一般受到昂贵的原料、特殊的实验装置、严苛的合成条件和复杂的合成步骤等诸多因素的影响，因而仅限于小规模生产，并且产率很低。另一方面，荧光碳点的形成过程非常复杂，也很难做到监控，所以合成机理到目前为止也尚不明了。因此深入研究荧光碳点的形成机埋非常重要，不仅有助于理解碳纳米材料的物理和化学构建，还能指导荧光碳点的规模化生产。再者，若能获得特殊性质的荧光碳点，我们就能实现在生物等诸多领域更广泛的应用与发展。
3. 国内外研究现状（文献综述）
碳点作为新型荧光碳纳米材料,不仅具有优良的光学性能与小尺寸特性,而且还具有低细胞毒性。近年来,量子点以其优异的荧光性能已经在生物,医疗等领域取得了广泛应用,但是研究发现量子点中的重金属离子具有较强的细胞毒性,同时量子点还具有光眨眼现象,这使得其实际应用受到了一定程度的限制。而碳点可以克服量子点细胞毒性及光眨眼现象的问题。因此,碳点是替代量子点的良好选择。然而,目前碳点的制备与应用还处于初级阶段,其荧光量子产率还尚未达到量子点的水平[1]。
碳点的合成方法：
为了合成出荧光量子产率更加高、荧光寿命更长、性能更为优良的碳点，这些年来碳纳米材料的研究高速发展，取得了较大的进步。到目前为止，碳点的合成方法可以分为以下几类：水热法、电化学法、氧化法、微波法、模板法、电弧放电法和激光烧蚀法等。
4. 研究方案
通过水热法加热柠檬酸一步即可得到荧光碳点，称取19.2g柠檬酸晶体溶于50ml蒸馏水中，倒入高压反应釜，调节干燥箱温度至180℃，加热时间8h。同时，分别制备50ml样品在180℃下加热2、3、5h的荧光碳点。离心20min得到溶液，收集上层清液，为柠檬酸碳点。
称取19.2g柠檬酸晶体和6g尿素溶解于50ml蒸馏水中，倒入高压反应釜，调节干燥箱温度至180℃，加热时间8h。离心20min得到溶液，收集上层清液，为氮掺杂荧光碳点。
称取19.2g柠檬酸晶体和7.6g硫脲溶解于50ml蒸馏水中，倒入高压反应釜，调节干燥箱温度至180℃，加热时间8h。离心20min得到溶液，收集上层清液，为硫掺杂荧光碳点。
5. 工作计划
第一学期：
第18-19周：查文献，做开题报告及英语翻译。
第19-20周：确定毕业论文题目，搜集并阅读与所选课题相关的资料，准备实验所用的仪器与试剂。
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
