一步合成4-甲基咪唑修饰的碳点,通过增强荧光机制检测重金属污染物

时间:2026年5月16日
来源:Nano Select

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摘要 我们报道了一种通过一步水热法合成的、用4-甲基咪唑(4-MI)功能化的荧光碳点(CDs)。当这些荧光碳点与有毒重金属离子Hg2+和Cd2+结合时,其荧光发射显著增强。这种行为与之前报道的大多数一步合成的用于金属离子传感的荧光碳点不同,后者通常由于非辐射能量转移而表现出荧光

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摘要

我们报道了一种通过一步水热法合成的、用4-甲基咪唑(4-MI)功能化的荧光碳点(CDs)。当这些荧光碳点与有毒重金属离子Hg2+和Cd2+结合时,其荧光发射显著增强。这种行为与之前报道的大多数一步合成的用于金属离子传感的荧光碳点不同,后者通常由于非辐射能量转移而表现出荧光淬灭现象。在本研究中,碳纳米粒子上的4-MI功能基团在分析物与纳米粒子结合时阻止了非辐射能量转移。通过选择性地去除和重新引入4-MI功能基团,进一步验证了它们在荧光增强中的关键作用。这些发现表明,基于荧光碳点的荧光增强传感平台在有效检测重金属污染物方面具有巨大潜力。

1 引言

基于荧光的金属离子传感相比传统系统具有多个优势,包括高检测灵敏度[1]、快速响应时间[2]以及易于测量[3]。金属离子的荧光传感通常依赖于重原子效应,即像Hg2+、Pb2+这样的重金属离子的结合会显著降低荧光强度(淬灭效应),而轻金属离子如Ca2+或Zn2+的配合物则不会[4, 5]。由于高灵敏度和多功能性,荧光有机染料已被研究作为检测重金属的荧光化学传感器[6-9]。然而,现有的重金属离子检测化学传感系统通常涉及荧光团和大环分子的组合[10, 11],例如氮杂冠醚或含硫受体,这导致合成过程复杂且水溶性低[7, 12]。基于金[13]和银纳米粒子[14]的纳米粒子荧光探针,以及基于半导体量子点的系统[15],已被证明是有效的重金属离子检测方法。尽管如此,这些方法也面临着合成复杂性和/或水溶性方面的挑战。荧光碳点(CDs)在各种实际应用中显示出巨大潜力,包括生物研究[16, 17]、固态照明[18]和传感[19]。在过去几十年中,由于一步合成的简单性[20]、在水中的易分散性[21]以及优越的光学性能[22],一步合成的CDs受到了广泛研究。大多数报道的CDs采用了表面功能化策略,例如在单一过程中分解含有其他表面功能基团的碳前体[20]。CDs因其表面功能而在传感领域得到了广泛应用,这些功能基团在与分析物相互作用中起双重作用。检测机制基于分析物与纳米粒子表面功能基团的结合(即选择性),这会导致荧光淬灭。信号的强度(灵敏度)取决于纳米粒子的表面状态。分析物直接与碳核心表面的结合会导致非辐射能量和/或电荷转移,从而导致荧光淬灭。通过改变功能基团和检测机制,基于CD的传感器能够成功用于检测各种物质,如重金属离子[23]、阴离子[24]和非法药物[25]。控制表面化学是调节荧光波长和增强CDs荧光强度的有效方法[20]。CDs的改性通常是通过其表面的羰基(─C═O)、羧基(─COOH)、氨基(─NH2)和羟基(─OH)与所需化学物质或生物聚合物的反应来实现的。特别是氮掺杂的CDs作为一种提高CDs固有低发射效率的方法而受到欢迎,以实现更高的量子产率[26]。氮掺杂的CDs在检测Hg2+ [27-30]和Cd2+ [31]等金属离子方面已被证明有效。这些研究主要报道了由于氮掺杂CDs和重金属离子的形成而导致的淬灭机制。氮掺杂CDs中的氮来源多种多样,可能来自色氨酸[32]、甘氨酸[32]、尿素[33]和乙二胺[34]等。虽然4-MI通常由二羰基、氨和醛衍生而来,但它也可以通过葡萄糖在水氨溶液中的降解产生,类似于美拉德反应[35]。这一过程使得碳纳米粒子和4-MI能够在一步合成中同时形成。在本研究中,报道了一种基于用咪唑衍生物功能化的CDs的荧光传感平台,该平台通过一步水热法合成。在合成过程中,4-甲基咪唑(4-MI)通过葡萄糖和氨之间的美拉德型反应原位形成,并与水热系统中形成的碳纳米粒子非共价结合。所得到的粗CD混合物随后通过柱层析法分离出4-MI修饰的CDs(I-CDs)。尽管大多数报道的CDs传感机制都表现出荧光淬灭,但本研究表明,当与重金属离子(包括Cd2+和Hg2+)结合时,荧光会增强。通过全面的物理化学和光学分析阐明了这一现象的机制。此外,还使用过滤后的CDs(F-CDs)和重新配位的CDs(R-CDs)进行了额外实验(见图1),以确认4-MI在表面相互作用中的作用。鉴于咪唑衍生物对Cd2+和Hg2+离子的已知配位行为及其抑制非辐射能量转移的能力,本研究为基于CD的荧光传感系统建立了一种有效的设计策略。

2 结果与讨论

从粗反应混合物中蒸发水分后得到了一种粘稠的粗产品,这与之前报道的系统一致[35]。为了获得含有4-MI的纳米粒子,对粗产品进行了柱层析分离。由于只有第二部分的分离物含有4-MI(见第4.1节),因此本文讨论的结果是基于第二部分的分离物——即咪唑功能化的CDs(I-CDs)。关于其他部分的分离物的信息可在支持信息中找到。

2.1 物理化学性质

从第二部分分离物获得的I-CDs的表征数据如图1所示。图1a和b展示了原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)的显微图像。AFM和TEM显示的粒子大小和分布一致,大多数粒子的尺寸在15到35纳米之间。这种相对较大的尺寸分布是由于表面4-MI基团之间的分子间相互作用导致的聚集[36]。图1c中的高分辨率TEM(HRTEM)表征表明,碳核心结构呈晶体状。观察到连续的碳晶格平面,层间距约为0.24纳米。粗产品和第一部分分离物的AFM图像可在支持信息中找到。

图1f中的1H NMR表征表明,粗样品和I-CDs含有4-MI。1H NMR表征中观察到的化学位移与参考4-MI一致(粗样品、第一部分分离物和I-CDs(第二部分分离物)的1H NMR光谱比较见图S2)。图1g展示了I-CDs的IR光谱,其中显示出3200至3000 cm−1范围内的N─H伸缩振动。此外,在2100至1900 cm−1范围内观察到杂芳香族的倍频峰,证实了样品中存在咪唑基团。值得注意的是,这些特征峰与参考4-MI的IR光谱(图S3)以及1H NMR光谱研究中的观察结果一致。然而,这些峰在第一部分分离物中不可见。此外,第一部分分离物和I-CDs中都观察到了1680 cm−1的C═O伸缩振动和1403 cm−1的C─O伸缩振动,表明粒子表面存在结构缺陷和/或氧化产物。为了更好地理解I-CD表面上的4-MI,还检查了4-MI F-CDs和空白CDs(B-CDs)的IR光谱(图S4)。F-CDs的IR光谱与第一部分分离物和B-CDs的IR光谱相似,表明大多数4-MI分子是通过咪唑氮与氧化表面基团之间的静电相互作用非共价结合在CD表面的。C═O和C─O伸缩振动的存在证实了无论是否有4-MI或氨,样品表面都保留了含氧的功能基团,从而为4-MI的结合提供了静电位点。X射线光电子能谱(XPS)分析表明,碳占样品的78%(图S7)。图1h中的高分辨率C1s光谱被分解为五个峰,分别对应于sp3 C─C(284.5 eV)、sp2 C═C(284.9 eV)、C─N/C═N(285.6 eV)、C─O(286.3 eV)和C═O(287.7 eV)。C─O和C═O的峰进一步证实了表面氧化功能基团的存在[38]。I-CDs的高分辨率N1s光谱被分解为三个峰,分别对应于─NH(398.6 eV)、N−C(399.5 eV)和N═C(400.5 eV),这些峰很可能来源于咪唑。

2.2 光学性质

图2a中的I-CDs的UV–vis吸收光谱在275纳米处显示出一个明显的峰,并在290至325纳米范围内有一个宽的肩峰。这些吸收特性也在粗样品中观察到(图S8a)。值得注意的是,在相同浓度(5 µg·mL−1)下,I-CDs的吸光度更为显著。相比之下,第一部分分离物在270至290纳米范围内显示出一个宽的吸收峰,这与I-CDs的明显峰不同。这种对比可能表明,275纳米和295纳米处的吸收峰和/或肩峰与咪唑有关。为了确认这些观察结果,研究了4-MI的UV–vis吸收(图S9a)。4-MI的UV–vis吸收光谱在295纳米处显示出一个峰,这归因于4-MI环中的π–π*跃迁[39]。这一发现支持了I-CDs上的肩峰对应于I-CDs表面存在的4-MI基团的观点。

图2展示了I-CDs的UV–vis吸收光谱(a)和发射光谱(量子产率,φf = 0.25,λEx = 360 nm),以及添加(b)Cd2+和(c)Hg2+离子后的I-CDs的荧光光谱(插图:在435 nm处测量的荧光强度),(d)在添加各种金属离子(5 µM浓度)时I-CDs的荧光响应(蓝色水平线表示参考相对强度),以及在过量竞争离子(Zn2+,10 µM)存在下的荧光强度变化,(e)添加(f)Cd2+和(g)Hg2+离子后的变化。图2a中I-CDs在λEm = 435 nm处的荧光激发光谱在310至365纳米范围内显示出一个对称峰,这与UV–vis吸收光谱中的肩峰区域相对应。激发光谱中275纳米处的次要肩峰与I-CDs中的4-MI基团相关。为了进一步研究这些光学特征的起源,对粗样品、第一部分分离物和I-CDs在λExt = 265、275和285 nm处进行了荧光测量(图S8)。粗样品和第一部分分离物的发射最大值显示出减色位移,而I-CDs在相同的激发条件下在385纳米处显示出一个一致的发射峰。这种与激发无关的I-CDs行为符合Kasha的规则[40],证实了I-CDs在λExt = 275 nm处的荧光发射源自表面的4-MI。

2.3 金属离子传感

将金属离子添加到I-CDs中会导致各种光学响应,这些响应取决于所测试的金属离子。图2d显示了在添加了等量5 µM金属离子的各种氯化物盐后I-CDs的荧光响应。添加Cd2+和Hg2+离子时,荧光信号强度显著增加,而添加Ag+、Co2+、Cu2+、Fe3+、Ni2+和Pb2+离子则导致荧光淬灭。其他阳离子/阴离子没有观察到显著的荧光信号变化。图2b,c展示了用Cd2+和Hg2+对I-CDs进行滴定的荧光光谱。在添加Cd2+和Hg2+后,荧光信号开始增加。在200和50 nM的金属离子浓度下,FL强度分别增加了62%和56%。Cd2+的强度与浓度呈线性关系,相关系数R2 = 0.997,而Hg2+的强度与浓度在0到40 nM范围内也呈线性关系,R2 = 0.985。在250 nM的Cd2+和100 nM的Hg2+浓度下,强度达到平台值,表明在这些浓度下已饱和。基于I-CDs的荧光滴定,我们确定了Cd2+的稳定常数Ka为3.97 M−1,Hg2+的稳定常数为20.0 M−1(详见图S14)[41, 42]。分别研究了Cd2+和Hg2+,以便清晰解释它们的单独荧光增强行为并准确评估各自的结合常数,因为预计这两种离子会竞争相同的咪唑结合位点。通过竞争实验检查了Zn2+的干扰,实验中I-CDs首先暴露于过量的(10 µM)Zn2+,然后添加Cd2+或Hg2+。结果如图2e,f所示,Cd2+的信号减少了2%,Hg2+的信号减少了10%。还注意到,这种减少取决于金属离子的浓度。这一观察结果与在没有Zn2+的情况下通过荧光研究预期的相对亲和力一致。为了进一步评估共存金属离子条件下的选择性,进行了额外的Fe3+和Ni2+竞争实验(见图S15)。结果表明,这些离子最初会导致荧光淬灭,但在随后添加Cd2+或Hg2+后荧光增强效果可以忽略不计,从而证实了I-CDs对这些目标分析物的选择性。I-CDs在测量条件下表现出优异的光稳定性,在5分钟内强度波动很小(见图S16)。在水溶液中,4-MI(50 µM)、F-CDs和B-CDs溶液在相同条件下用Cd2+和Hg2+进行滴定,以便进行更好的比较。与I-CDs的结果不同,对照样品没有观察到显著的荧光变化(见图S11)。这些结果表明,I-CDs表面的4-MI基团在通过咪唑氮位点促进与金属离子的静电结合中起着关键作用,这与其他用于金属离子传感的含氮荧光团的行为一致[43, 44]。值得注意的是,B-CDs的荧光强度相对于I-CDs减弱了,这与先前的报告一致[45, 46]。这一观察结果证实,分析物与B-CD核心的直接相互作用(在没有4-MI功能团的情况下)会导致荧光淬灭,而I-CDs表面结合的4-MI通过电荷转移防止了非辐射衰减,从而增强了荧光[47]。为了研究金属离子与I-CDs之间的结合,检查了I-CDs与Cd2+和Hg2+滴定的UV–vis光谱。如图3a,d所示,在滴定过程中仅观察到吸收的微小变化(Δabs = 0.002 at 360 nm),表明荧光发射强度的变化主要与量子产率的变化有关,这与之前的研究一致[48]。Cd2+和Hg2+的吸收光谱显示出两个等吸点,这是由于金属离子的络合以及结合后颗粒表面状态的变化[49-52]。值得注意的是,275和290 nm区域的UV–vis吸收增加,而325 nm附近的吸收减少。这些吸收变化归因于表面咪唑官能团的改变,这一点从图2a中的UV–vis表征中观察到的相似峰可以证实。因此,添加Cd2+和Hg2+后的吸收变化表明表面状态发生了变化,这是由于4-MI表面官能团的固化,从而防止了非辐射衰减[52, 53]。在200 nM Cd2+和50 nM Hg2+浓度下,UV–vis吸收变化很小,表明I-CDs与分析物达到了饱和。图3在图查看器中打开

(a)、(d) 275 nm激发下的UV–vis光谱变化,(b)、(e) 荧光光谱变化,以及(c)、(f) 添加Cd2+和Hg2+离子后I-CDs的荧光衰减曲线和拟合。使用4-MI溶液和F-CDs进行了对照UV–vis滴定实验。4-MI溶液与Cd2+和Hg2+的滴定显示吸收变化很小(Δabs = 0.004 at 275 nm,见图S12),这与荧光中的轻微变化一致。尽管如此,275和325 nm处的UV–vis吸收变化以及一个等吸点证实了金属离子与4-MI的络合。这些变化可能归因于金属离子与4-MI在配位过程中的能量转移[52]。F-CDs的UV–vis响应变化不显著(Δabs = 0.008 at 275 nm),并且显示出与4-MI溶液相似的荧光响应。然而,与4-MI不同,没有观察到等吸点,这表明在没有4-MI的情况下F-CDs与测试的金属离子之间没有显著相互作用。在λExt = 275 nm下用Cd2+和Hg2+对I-CDs进行滴定得到的荧光光谱(见图3b,e)与在λExt = 360 nm下测量的同一系统的荧光光谱(见图2b,c)明显不同。与λExt = 360 nm下的信号不同,λExt = 275 nm下的信号变化既不是线性的也不是单向的。在较低的金属离子浓度下观察到轻微的荧光增强,随后随着分析物浓度的增加出现了减色效应和向长波方向的位移。在样品完全络合后测量了荧光衰减,并与没有分析物存在时的荧光衰减进行了比较(见图3c,f,λEx = 374 nm)。衰减曲线最好用双指数函数拟合,揭示了I-CDs中存在两种不同的荧光物种。与参考衰减相比,I-CDs的荧光物种有小的但显著的变化。τ1和τ2的比率在整个测量过程中相对一致(见表S1)。在样品饱和时,衰减拟合曲线显示Cd2+和Hg2+的荧光衰减增加,表明由于与4-MI的络合,I-CDs的激发态得到了扩展。为了进一步研究金属离子的络合,获取了掺杂了Cd2+和Hg2+的I-CDs的1HNMR光谱。从图4中呈现的1HNMR光谱可以看出,由于Cd2+和Hg2+的添加,4-MI的化学位移发生了变化。当杂环氮上的电子对质子化时,化学位移增加[54]。另一方面,咪唑的电子密度降低导致所有环位置的向低场位移,这与距离成反比。这些化学位移的观察结果与在λExt = 275 nm下测量的荧光光谱变化(见图3b,e)以及衰减响应的偏差(见图3d,f)很好地吻合。这也证实了当金属离子络合时,表面4-MI的变化。表面的咪唑基团作为金属离子识别位点,并由于它们的非共价结合模式而与碳核心保持一定距离。因此,分析物与碳核心的直接接触受到抑制,而分析物结合时能量传递距离增加[55, 56]。金属离子与4-MI的结合导致能级变化,随后表面官能团发生变化[52]。这些表面官能团的变化通过CD到4-MI和络合金属的辐射能量传递导致荧光发射强度增加[52, 53]。图4在图查看器中打开

1HNMR光谱位移(400 MHz,296K,和d6-DMSO):(a) I-CDs与(b) Cd2+和(c) Hg2+离子添加后的比较。(注意:尝试了199 Hg NMR实验。然而,由于硝酸汞的溶解度问题,没有获得有意义的结果)。

2.4 4-MI的再络合与金属离子响应

我们感兴趣的是确定4-MI分子与非共价结合到CD表面的程度以及它们荧光行为的后续变化。因此,将F-CDs在60°C下与0.025至60 µM的4-MI溶液再络合24小时,得到了R-CDs。图5a,b中显示的R-CDs的荧光显著增强。在20 µM 4-MI时荧光信号达到最大值,然后在40 µM以上的浓度下略有下降(见图5b中的插图)。这些观察结果表明在20 µM 4-MI时达到饱和。基于R-CDs的滴定和它们的荧光响应,确定了R-CD的稳定常数Ka为0.85 M−1 [11, 41]。与I-CDs类似,在λExt = 275 nm处的荧光发射没有光谱位移,表明4-MI重新络合到了CD的表面(见图S9f)。从R-CDs获得的UV–vis光谱(见图5c)在235 nm处显示一个等吸点,并在275 nm处出现增色效应,证实了4-MI重新络合到了CD的表面。在40 µM 4-MI以上,增色位移和等吸点的消失表明F-CDs的络合能力和稳定性在20 µM时达到了平衡[57]。这些UV–vis光谱的观察结果与图5b中40 µM 4-MI下的荧光响应非常吻合。图5d展示了R-CDs与Cd2+和Hg2+的滴定结果。添加金属离子后的响应也与4-MI浓度很好地相关,20 µM 4-MI R-CDs的响应与图2e,f中的I-CDs响应相似。图5在图查看器中打开

(a) 添加4-MI溶液后F-CDs的荧光光谱,(b) 在不同4-MI浓度下测量的435 nm处的荧光强度扩展(灰色阴影区域),(c) UV–vis光谱,以及(d) 添加Cd2+和Hg2+离子后R-CDs(与20 µM 4-MI溶液重新络合的F-CDs)的荧光响应(完整滴定数据见图S13)。

3 结论

总之,通过一步水热法和分级成功合成了装饰有4-MI的CDs(I-CDs),并证明了它们与Cd2+和Hg2+离子结合时荧光增强。光谱分析证实4-MI通过静电相互作用与非共价结合到碳点表面,同时作为金属离子识别位点并防止非辐射淬灭。使用F-CDs和R-CDs系统进一步证明了荧光增强行为,再络合实验确认了表面位点在大约20 µM 4-MI时达到饱和。I-CDs对Cd2+和Hg2+表现出高选择性,对其他金属离子如Fe3+、Ni2+和Zn2+的干扰最小,如竞争实验所示。这些材料还表现出优异的光稳定性和储存稳定性,在连续测量和长时间储存后仍保持荧光强度。虽然这项研究主要关注理解荧光增强的机制基础而不是分析优化,但获得的见解为设计未来的选择性和稳定传感系统奠定了明确的基础。人们认识到,在复杂基质(例如环境或生物样品)中存在天然荧光成分可能会限制直接应用。未来的研究将扩展到多离子和真实样品系统,包括同时检测Cd2+/Hg2+,并在不同的pH值和离子强度条件下进行测试,以进一步评估其实际应用性。

4 实验部分

4.1 碳纳米颗粒的制备

通过在水热反应器中使葡萄糖与氨反应,合成了咪唑修饰的碳纳米颗粒(I-CDs)。通常,2.7克葡萄糖(Chem-supply,澳大利亚)与11毫升水和4毫升28%的氨溶液(Chem-supply,澳大利亚)混合,并搅拌过夜。将所得混合物转移到一个内衬PTFE的45毫升水热反应器中,密封后加热至180°C,持续24小时。反应结束后,将合成的粗I-CDs与水混合,并通过0.2微米的尼龙膜过滤以去除大颗粒。然后通过冷冻干燥去除水分。为了分离I-CDs,将样品溶解在由四氢呋喃(Merck)和乙醇(Merck)按4:1比例组成的溶剂混合物中。接着通过硅胶柱(硅胶60,Merck)进行分离。在柱分离之前,使用TLC板(硅胶60 F254,0.25毫米厚,Merck)进行了分析层析,得到了三个不同的组分。第一、第二和第三组分的保留因子分别为0.84、0.29和0。本研究中使用了含有4-MI和碳纳米颗粒的第二组分。通过减压蒸发从溶剂混合物中分离出I-CDs。为了研究4-MI和纳米颗粒的作用,I-CDs通过凝胶过滤柱(Sephadex G-10,Sigma–Aldrich)过滤两次。F-CDs经过冷冻干燥后用于进一步的表征和实验。R-CDs是通过在60°C下将10毫升F-CDs溶液(360纳米处的UV–vis吸光度为0.18)与10毫升4-MI溶液(Sigma–Aldrich)混合并回流24小时制备的。混合物冷却至室温后继续搅拌24小时。空白CDs(B-CDs)的制备使用2.7克葡萄糖,并用15毫升水代替了4毫升氨溶液。合成条件与I-CDs的制备相同。所得的B-CDs通过0.2微米的尼龙膜过滤后冷冻干燥以去除水分。

4.2 光谱材料与方法

所有水溶液的制备均使用去离子水(18 MΩ·cm),包括金属离子和4-MI/CD溶液。用于荧光测试的4-MI/CD溶液的浓度为5 µg·mL−1(360纳米处的UV–vis吸光度为0.09)。金属离子溶液是通过将氯化金属盐(Chem-supply,澳大利亚)溶解在水中制备的。用于CD与金属离子(Cd2+和Hg2+)的1HNMR光谱的样品是通过将CD溶解在d6-DMSO中,然后与氯化镉或硝酸汞(Chem-supply,澳大利亚)混合制备的。用于荧光光谱传感测试的样品是通过将1毫升CD溶液与1毫升金属离子溶液混合制备的。测试前,所有其他CDs都通过调整UV–vis吸光度至360纳米处的0.09来进行进一步稀释。用于金属离子滴定的4-MI水溶液也调整至360纳米处的UV–vis吸光度为0.09,浓度为50 mM。样品溶液和分析物混合后立即测量其荧光。本文报告的所有光学性质都是在pH 7下测量的。样品在-20°C下储存六个月后仍保持其荧光强度,证实了其长期稳定性。

4.3 表征

原子力显微镜(AFM)图像是在NT-MDT NTEGRA Spectra AFM上使用半接触模式获得的。透射电子显微镜(TEM)图像是在JEOL JEM-1010上获得的,高分辨率TEM图像是在Hitachi HT7700上获得的。X射线光电子能谱(XPS)是使用Kratos Axis ULTRA X射线光电子能谱仪和165毫米半球形电子能量分析器获得的。原子浓度计算和高分辨率数据的峰值拟合是使用CasaXPS软件包(V2.2.73)进行的。傅里叶变换红外光谱(FTIR)是在配备钻石衰减全反射(ATR)附件的PerkinElmer Spectrum Two IR光谱仪上记录的。采集数据后使用PerkinElmer Spectrum软件包(V10.03.09)进行了ATR校正。核磁共振(NMR)光谱是在Varian 400 MHz Unity INOVA光谱仪上,在d6-DMSO中,在所列温度下获得的。1H NMR化学位移以溶剂残余为参考,取值为2.49(d6-DMSO)。所有NMR光谱都是使用MestReNova软件包(V11.0.4)处理的。分散样品的UV–vis吸收光谱是在Agilent 8453 UV–vis光谱仪上测量的。荧光光谱是使用Thermo Scientific Lumina荧光光谱仪测量的。荧光衰减是使用374纳米皮秒脉冲激光激发源在Edinburgh Photonics FLS920光致发光光谱仪上记录的。荧光寿命是根据测量的荧光衰减曲线和激光轮廓使用F900软件包(V7.2.1)的非线性最小二乘迭代拟合估计的。量子产率是通过比较在360纳米激发下的量子产率标准品(奎宁硫酸盐,量子产率为54%)来测量的。所有用于量子产率的样品都是通过稀释原始样品直到其在激发波长处的吸光度为0.045来制备的。

作者贡献

Tak H. Kim:概念化、数据管理、正式分析、项目管理、撰写初稿、可视化、方法论和研究。Sue E. Boyd:概念化、研究、数据管理、正式分析、验证和可视化。Christopher L. Brown:概念化、正式分析、方法论、项目管理、验证和撰写——审阅和编辑。Aušra Baradokė:验证、可视化和撰写——审阅和编辑。Sina S. Jamali:验证、可视化和撰写——审阅和编辑。

致谢

作者感谢Barry Wood博士在XPS分析方面的帮助以及他的宝贵建议。T.K. 感谢Jongho Yun博士在TEM表征方面的帮助。作者感谢昆士兰大学显微镜与微分析中心的澳大利亚显微镜与微分析研究设施提供的设施和技术支持。开放获取出版是由Griffith大学通过Wiley - Griffith大学协议与澳大利亚大学图书馆员委员会合作促成的。

资金

作者没有需要报告的内容。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向相应作者提出合理请求后获得。

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