碳点(CDs)作为一类新型零维碳基纳米材料, 因其可调发光性、 低毒性和多功能性, 在生物成像、 光电器件及环境传感等领域展现出广阔应用前景. 由于制备方法不同、 原料来源多样以及组成结构复杂, 碳点的发光机制一直是研究重点. 不明确的发光机制制约了高荧光性能碳点的设计与应用. 本文系统梳理了碳点的结构与发光机制之间的构效关系, 重点解析了量子限域效应、 有效共轭长度、 表面-边缘态、 分子态及交联增强发射效应等5种核心机制的作用, 以期为高荧光性能碳点的可控合成与功能化应用提供理论指导.

合成了具有强类过氧化物酶活性的铁掺杂碳点(Fe-CDs)， 将其用于肿瘤特异性治疗. Fe-CDs固有的 红色荧光能够实现高对比度的细胞成像, 表明其聚集在线粒体. 在富含过氧化氢(H₂O₂)的酸性肿瘤微环境中, Fe-CDs能催化羟基自由基(•OH)生成, 诱导脂质过氧化, 最终触发铁死亡. 体内外实验均表明, Fe-CDs对肿瘤生长具有显著的抑制作用. 此外, Fe-CDs表现出优异的生物相容性, 未见明显的全身毒性. 通过结合荧光成像与催化治疗, 本研究为肿瘤治疗和铁死亡研究提供了一个有前景的新策略.

以水杨酸和乙二胺为前驱体， 经过水热法处理并利用透析与柱色谱纯化， 制备了具有绿色荧光的碳点（G-CDs1）. G-CDs1的发射波长为518 nm， 荧光量子产率为22.3%. 结构表征结果表明， G-CDs1具有石墨化碳核和丰富的表面官能团（—OH， —COOH和—NH₂等）. 进行了对比实验， 即通过水热处理水杨酸， 得到了具有蓝色荧光的碳核， 再与乙二胺反应， 也得到了绿色荧光碳点（G-CDs2）. 通过对比发现， G-CDs2与G-CDs1具有一致的荧光特性和结构特征， 从而揭示了“碳核-荧光团”协同发光机制： 乙二胺通过缺陷钝化或表面反应生成绿色荧光团， 与碳核共同贡献荧光. 基于此， 进一步开发了G-CDs1/聚乙烯吡咯烷酮（G-CDs1/PVP）荧光油墨复合材料， 并实现了图案化打印， 所打印的图案具有明亮的绿色荧光. 该研究为碳点的可控合成、 荧光机理和功能化应用研究提供了更多的理论基础.

以CO₂和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚为起始原料, 通过环加成反应制备了具有五元环状碳酸酯结构的三羟甲基丙烷基五元环碳酸酯(TPTE). 在此基础上, 以TPTE和邻苯二胺为前驱体, 乙醇为溶剂, 采用溶剂热法合成了量子产率达38%的红色荧光碳点(R-CDs). 结构表征结果表明, 所得R-CDs的平均粒径为9.41 nm, 其碳核呈现高度石墨化特征, 表面富含羟基和氨基等活性官能团. 光学性能测试结果显示, 在乙醇溶液中R-CDs展现出明显的激发独立特性, 其荧光峰呈现三重峰, 峰位分别为599, 648和702 nm, 其最佳激发波长位于 535 nm, 对应荧光寿命为6.46 ns. 通过理论计算与光谱分析证实, 该发光特性源于碳核内扩展的π共轭体系诱导的π→π^* 电子跃迁. 值得注意的是, 当与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合时, R-CDs的紫外吸收和荧光发射特性未发生显著变化, 表明PVP基体与R-CDs间未产生明显的电子相互作用. 基于其优异的光学性能, 将R-CDs/PVP复合物作为荧光粉, 与360 nm紫外LED芯片集成构建了红光发光器件. 所制备LED器件的CIE色坐标(0.42, 0.21)精确落入红光区域, 展现出良好的单色性. 本研究通过将CO₂有效转化为功能化环碳酸酯前驱体, 实现了CO₂向高附加值碳材料的高效间接固定, 为温室气体资源化利用提供了创新思路. 这种集高量子产率荧光材料开发与碳减排技术于一体的研究策略, 在光电器件和绿色化学领域均具有重要应用价值.

以菠菜粉为碳源, 通过微波法一步制备了水溶性红光碳点(R-CDs), 并研究了其光学性能、 结构特征及荧光调控机理. 结果表明, R-CDs具有均匀的粒径分布(3.62 nm)、 长波长红光发射(648 nm)及窄半峰宽(30 nm), 其荧光红移源于羟基与石墨氮的协同作用. 基于R-CDs构建的荧光探针可实现Pb²⁺的高选择性检测, 线性范围为0~40 nmol/L, 检测限为4.2 nmol/L(R²=0.990). 研究表明, Pb²⁺与R-CDs之间的相互作用主要由动态猝灭机制主导. 本研究为绿色合成红光碳点及其在重金属检测中的应用提供了新策略.

碳点(CDs)作为一种光学性能优异的零维碳纳米材料， 在光电器件及生物成像等领域得到了广泛的应用. 然而， 固态CDs由于聚集造成的共振能量转移和π-π堆积会导致固态发光猝灭， 极大阻碍了其在荧光粉或固态照明等方面的应用. 因此， 研究人员探索了多种获得固态发光CDs的方式. 本文综合评述了CDs固态发光的机理和现阶段常用的合成策略， 介绍了固态发光CDs最新的应用领域，最后指出了制备固态发光CDs面临的困难和挑战.

提出了一种通过硼（B）元素掺杂调控无基质复合的“纯”碳点（CDs）陷阱密度与能级和延长其余辉持续时间的方法. 研究结果表明， 在以1，4-苯二硼酸、 氢氧化钠和三聚氰胺为原料制备的3种CDs中， 硼元素以 B—N和B—C键的形式掺入到CDs的结构中， 且掺杂浓度随硼源（1，4-苯二硼酸）比例的增加而升高. 这既 增加了CDs的陷阱密度， 也扩大了陷阱能级与激发三重态之间的能级差异. 此外， C=O和C=N键合的含量也随之增加， 促进了三重态激子的生成和系间窜跃. 利用陷阱捕获和存储三重态激子， 并使其缓慢释放， 可显著延长三重态激子的弛豫时间， 使CDs的余辉寿命从0.764 s延长至1.224 s， 余辉持续时间延长了4倍. 最后， 基于3种CDs余辉寿命的差异， 设计了一种基于CDs余辉强度随时间动态衰减的信息存储和加密方法.

以盐酸多巴胺和邻苯二胺为原料, 通过一步水热法制备并经提纯分离后得到发射波长为535 nm的黄绿色碳点(λ_ex=440 nm), 并将其作为污染物标记材料进行了应用探索. 产物表征结果表明, 该碳点尺寸约为 3 nm, 分散性良好, 具有稳定的发光性能, 适用pH范围宽且抗盐性强. 饮用水中亚硝酸盐超标可导致人类高铁血红蛋白血症, 有潜在的致癌性. 应用该碳点对水样中常见污染物进行检测, 筛选实验结果表明, 该碳点作为标记材料对亚硝酸根具有高选择性专一响应, 检出限为0.1166 μg/mL(S/N =3, n=3), 满足我国国家标准对生 活饮用水中NO₂^‒ 的限定标准(≤1 μg/mL)的要求. 在0~60 μg/mL浓度范围内符合Stern-Volmer方程, 其中在 0~10 μg/mL(y=0.02x+0.000876, R²=0.9868)和12~60 μg/mL范围内(y=0.011x+0.198, R²=0.9937), 均有良好的线性响应. 此外, 通过对3种不同水样进行了加标实验验证, 回收率为90.8% ~100.8%(RSD=0.03%~0.86%, n=3). 该碳点发光标记材料合成方法快速简便、 成本低, 在微痕量亚硝酸盐污染物检测中有较大的应用潜力, 可作为水源地水质监测的重要补充手段.

合成了一种具有声敏活性的红色荧光碳点(CDs), 将乏氧激活化疗药物AQ4N与CDs通过静电相互作用、 氢键和π-π相互作用组装, 制备了CDs@AQ4N纳米组装体. CDs@AQ4N在超声辐照下可有效产生单线态氧(¹O₂)用于声动力治疗(SDT). SDT过程消耗肿瘤内氧气进一步加剧了肿瘤乏氧, 从而激活AQ4N, 将其转化为具有细胞毒性的AQ4, 在小鼠肿瘤模型下实现了荧光成像指导下的SDT联合化疗. 小鼠主要器官切片、 血常规和血液生化分析结果均证实CDs@AQ4N具有优异的生物安全性.

有机太阳能电池(OSCs)因具有制备工艺简单、 材料来源广泛、 柔性及可以卷对卷生产等优势而逐渐成为光伏领域的研究热点. 在进一步商业化推广的道路上， OSCs也面临着提高光电转换效率(PCE)、 规模化生产、 降低成本及提高稳定性等诸多挑战. 在探索解决这些问题的研究中， 碳点(CDs)因具有成本低、 结构多样、 绿色环保、 来源广泛、 导电性高及稳定性好等优点而备受关注. 在OSCs器件中， CDs可以作为电荷传输层和界面修饰层材料使用， 通过界面工程改善电池界面处的能级匹配和电荷传输性能， 提升OSCs器件的整体性能， 为光伏电池的发展提供新的思路， 成为推动OSCs发展的关键材料之一. 本文介绍了CDs的概念、 分类和独特的结构特征， 综合评述了其优异的可调光电特性和功能化改性方法， 总结了CDs在OSCs界面工程领域的应用， 指出了应用于OSCs领域的CDs基界面材料存在的问题， 并对其进一步发展进行了展望.

湿气发电是近年来兴起的一种新型能源转化方式, 它可以将大气环境湿气中的能量直接转化为电能, 且不会衍生任何污染物及有害气体. 得益于大气中无处不在的水汽和清洁无污染的发电过程, 这一发电技术适应性极宽, 不受时间、 地域及环境等自然条件限制, 因此“水汽发电”具有非常好的发展前景. 本文简单回顾了湿气发电技术的演进历程, 讨论了湿气与发电材料之间的相互作用机理, 主要包括离子梯度扩散和流动电势两个方面, 并对新型碳基吸湿层材料的种类、 特性及其优缺点进行了分析， 综合评述了湿气发电技术在最新应用领域的发展情况, 最后, 讨论了碳基湿气发电器件在应用中所面临的挑战和障碍, 并对未来该领域的研究方向进行了展望.

提出了一种简单易行的前驱体分子结构调控策略, 以Al₂O₃作为基质， 不同结构的小分子为有机前驱体, 通过原位煅烧法制备了磷光发射颜色覆盖可见光区的碳点基复合材料. 通过透射电子显微镜、 傅里叶变换红外光谱、 X射线衍射和X射线电子能谱表征证明了碳点生长在Al₂O₃基质内部. 荧光光谱测试结果表明, 4种CDs@Al₂O₃复合材料的磷光颜色分别为蓝色(454 nm)、 绿色(520 nm)、 橙色(572 nm)和红色(632 nm), 平均寿命分别为130.6, 293.6, 498.6和539.0 ms. 随着前驱体中π共轭度及含氧官能团数量的增加, 碳点激发态与基态之间的能隙变小, 引起磷光发射波长红移, 从而实现多色磷光发射的调控. 基于该材料多色室温磷光特性, 初步探究了其在防伪和信息加密方面的应用效果.

以N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）、 海藻酸钠（SA）和碳点（CDs）光敏剂为主要原料， 通过自由基聚合和钙离子交联的方法制备了一种基于红光碳点光敏剂的活性收缩水凝胶（PNSP Gel）， 用于细菌感染的伤口愈合. PNSP Gel可在体温下（37 ℃）通过活性收缩作用释放出CDs光敏剂， 进一步通过CDs光敏剂的光动力抗菌作用， 有效杀灭伤口部位的细菌， 促进伤口快速愈合. 研究结果表明， PNSP Gel具有良好的释药性能、 光动力抗菌性能以及加速伤口愈合的能力， 为临床伤口管理提供了新的解决方案.

以柠檬酸和尿素为原料， N，N-二甲基甲酰胺为溶剂， 采用溶剂热法制备了具有浓度依赖性的荧光碳纳米点. 用去离子水对碳纳米点原液进行不同倍数的稀释， 发现随着稀释倍数的增加， 碳纳米点之间的能量传递逐渐减弱， 其荧光颜色逐渐从红色转为蓝色， 发射强度逐渐增强. 使用层析分离技术研究了浓度对碳纳米点荧光发射特性的影响， 结果表明， 碳纳米点原液具有不同荧光颜色的碳纳米点组分， 碳纳米点之间的福斯特共振能量转移和吸收再发射的能量传递导致不同浓度碳纳米点溶液荧光发射的变化. 基于此， 以淀粉为限域基质， 通过调节基质中碳纳米点的浓度， 实现了多色碳纳米点荧光粉的精确调控. 研究结果为碳纳米点的光学调控提供了新思路， 为其在荧光标记和显示技术等领域的应用提供了可能性.

以肿瘤细胞为原料, 通过一步水热法合成了细胞衍生荧光碳点(CDs). 研究结果表明, 该CDs具有优异的类过氧化物酶催化活性, 能够催化过氧化氢反应生成羟基自由基. 基于此, 利用葡萄糖氧化产生的过氧化氢 及CDs的类过氧化物酶性能氧化对苯二胺(p-Phenylenediamine, PPD)底物生成氧化产物PPDox[2,5-Diamino- N,N′-di-(4-aminophenyl)-2,5-cyclohexadiene-1,4-diimine]. 并通过PPDox对荧光CDs的内滤效应, 实现了葡萄糖的比色与荧光双模式检测. 比色法与荧光法检测葡萄糖的检出限分别为41和13 µmol/L. 反应过程中, CDs具备双重功能, 既可作为类过氧化物酶催化过氧化氢产生羟基自由基用于氧化PPD, 又可作为荧光指示剂, 通过内滤效应指示葡萄糖的浓度变化.

Na₂Ti₃O₇和Na₂Ti₆O₁₃是两种典型的钛基储钠材料, 分别具有理论容量高和结构稳定性好的优点, 而调控两者在复合材料中的占比是更好发挥其电化学性能的关键. 基于碳点比表面积大、 表面官能团丰富等优势, 本文利用一步水热法, 原位制得了含碳点的钛酸钠前驱体. 经过后续的热转换处理, 可获得含由碳点衍生而来的导电碳的Na₂Ti₃O₇和Na₂Ti₆O₁₃复合材料(NNTO/C). 导电碳的引入对混合相的组分比例进行了调控, 还为复 合材料提供了小电荷转移阻抗(R_ct, 7.48 Ω)和大比表面积(100.8 m²/g), 使得NNTO/C发挥混合相协同互补作 用的同时, 展现出更好的储钠行为. 将其用作负极时, NNTO/C在0.05 A/g的电流密度下循环超200次, 仍有143.8 mA‧h/g的比容量, 并在1.00 A/g的大电流下循环400次后展现出108 mA‧h/g的比容量. 本研究为电极材料两相结构的设计及碳点在储能方面的拓展应用给予了新思路.

防晒吸收剂是防晒产品中的关键物质， 是吸收紫外线的有效成分. 然而， 传统的有机和无机吸收剂都存在未知的人体健康及环境危害、 稳定性和水溶性差以及紫外吸收波长范围较窄等问题， 因此， 研发环境友好的广谱抗紫外防晒吸收剂材料对于防晒产品的开发具有重要意义. 碳点材料因其化学稳定性好、 光学性能优异、 制备方法简单、 成本低及环境友好等优点而展示出良好的应用前景. 本文首先以盐酸多巴胺及邻苯二胺、 柠檬酸及尿素为原料， 通过简单水热法制备并提纯出UVB和UVA吸收碳点材料(分别命名为 O-CDs和A-CDs)， 并利用X射线光电子能谱(XPS)、 透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)等分析方法表征了其组成和形貌结构， 通过紫外吸收光谱(UV)和荧光光谱测试了其光学性能. 研究结果表明， 将O-CDs和A-CDs以最佳质量比1∶1.5混合， 可制成广谱抗紫外碳点防晒吸收剂材料（命名为B-CDs）. 将B-CDs作为有效防晒吸收剂成分制备了可顺滑书写的墨水添加剂， 并测试了其一定周期内(120 h)的抗紫外光稳定性. 结果表明， 所制备的碳点作为防晒墨水成分具有抗紫外辐射效果显著、 稳定性好的优点， 说明碳点材料作为广谱防晒吸收剂在防晒产品中的应用具有可行性.

通过固相合成方法制备了一种硼掺杂的碳点(B-CDs), 并将其作为锂电池的电解液添加剂. 在空气中催化热解碳源制备碳点, 具有产量大、 产率高、 安全可控和操作方便等优点. 以间苯三酚和硼酸为原料合成的硼掺杂碳点, 在碳酸酯类电解液中具有良好的分散性. 掺杂的硼原子作为缺电子中心, 可通过路易斯酸碱作用结合含氟阴离子基团, 从而诱导锂离子均匀沉积到锂金属负极上. 当B-CDs的添加量为0.3 mg/mL时, 锂对称电池在电流为0.5 mA/cm², 电沉积量为0.5 mA·h/cm²的测试条件下可稳定循环2500 h, 说明该碳点添加剂极大提升了锂沉积/溶解的可逆性. 使用B-CDs添加后的电解液组装磷酸铁锂全电池, 初始容量为144.4 mA·h/g, 100次循环后容量保留率可以达到95.1%.

对乙酰氨基苯酚(APAP)是一种用于治疗头疼和发烧症状的药物, 其代谢产物会消耗肝脏内的谷胱甘肽(GSH), 引起氧化应激. 短时间内服用大量APAP会导致肝功能衰竭. 本文以邻苯二酚(CAT)和2,5-二羟基对苯二甲酸(DHTA)为前驱体, 采用一步水热法合成了具有强抗氧化能力和良好生物相容性的黄光碳点(D-CDs). 在斑马鱼APAP肝损伤模型中, 体内成像显示D-CDs可有效富集在斑马鱼肝脏部位. D-CDs增加了斑马鱼体内的超氧化物歧化酶(SOD)和GSH含量, 减少了丙二醛(MDA)含量, 有效改善了由APAP引起的氧化应激损伤.

碳点是一类新兴的零维碳纳米光学材料, 在众多领域备受关注. 近红外光相比于可见光具有更深的组织穿透能力和更低的散射, 在生物成像等领域优势明显. 随着科研人员的探索, 碳点发光带隙的调控从最初的蓝紫光向长波长不断红移. 近年来, 近红外波段吸收/发光的碳点也相继被报道. 本文以本课题组在近红外碳点领域的一系列工作为基础, 总结评述了近红外碳点的制备策略及多方面应用的最新进展, 并对未来的发展方向进行了展望.

在二氧化碳电还原反应（ECO₂RR）中， 催化材料面临着实际应用条件复杂的挑战， 尤其是在耐毒化方面. 本文使用商业化多壁碳纳米管（MWCNT)， 通过先引入氮元素再脱除的方法， 制备了富含石墨化碳缺陷的材料， 利用透射电子显微镜（TEM）、 球差校正的环形明场扫描透射电子显微镜（AC ABF-STEM）、 X射线衍射仪（XRD）、 X射线光电子能谱仪（XPS）和拉曼光谱仪（Raman）对催化剂的形貌、 晶体结构、 元素组成和缺陷程度进行分析表征. 基于流动池测试体系的结果表明， 具有缺陷的碳纳米管的电化学CO₂还原活性远高于未经处理的原始碳纳米管， 且催化性能随缺陷程度的增大而升高. 其中缺陷程度最高的MWCNT-N-800在宽 电位范围内展现出优异的将CO₂还原为CO的活性， CO法拉第效率最高可达99%以上， 电流密度大于 200 mA/cm². 此外， 在模拟含有毒化物质的烟道气条件下， MWCNT-N-800的CO法拉第效率依然保持在96%以上， 展现出良好的耐毒化性能.

设计合成了具有光可移除保护基团（PPG)特性的芳香族吖啶衍生物； 通过核磁共振波谱、 紫外-可见光谱和荧光光谱等手段， 研究了葫芦[n]脲(CB[n]， n=7， 8， 10)主体与该客体分子的主客体识别过程及主客体作用对其水相光解反应的影响. 研究发现， CB[7]与客体分子形成了1∶1的主客体包合物， CB[8]与客体分子形成了1∶1和1∶2两种结合模式的主客体包合物， 而CB[10]与客体分子形成了1׃2的主客体包合物. 进一步的研究表明， CB[7]的存在对客体的光解反应有一定的抑制作用， 而CB[8]存在下客体的光解速率得到了明显提升. 研究结果揭示了CB[n]空腔尺寸的微小变化对客体分子光解反应的不同影响， 为进一步设计CB[n]作为纳米反应器介导PPG分子水相光解反应的超分子体系提供了新思路.

外泌体蛋白质组学分析在重大疾病生物标志物筛选、 药物靶点发现及功能机制研究中具有重要价值. 外泌体和蛋白质均被公认为是极易受处理温度变化影响的研究对象， 然而以往研究通常将基于不同富集策略得到的外泌体蛋白质组学分析结果的差异直接归因于不同富集方法的富集选择性和富集效率的不同， 关于外泌体富集处理过程中温度的变化对外泌体蛋白质组学分析结果的影响尚未充分讨论. 为探究样本处理温度对外泌体蛋白质组学分析结果的影响， 本文在4， 25， 37， 45， 60和90 ℃ 6种温度条件下分别处理外泌体样本1 h， 随后系统分析了样本外泌体的形貌特征、 颗粒粒径分布与浓度、 特征蛋白质表征含量变化以及蛋白质组学数据. 结果表明， 不同温度处理的外泌体在形貌和粒径上未表现出显著差异； 但随着温度升高， 外泌体颗粒的浓度显著下降. 当温度超过45 ℃时， 外泌体标志性蛋白TSG101的表征含量显著下降， 而外泌体特征膜蛋白CD9的表征含量则显著上升. 定量蛋白质组学分析结果进一步表明， 在4， 25和37 ℃下处理的外泌体样本的蛋白质组学数据具有较好的可比性， 而45 ℃及以上温度处理的样本则表现出48种蛋白的显著差异. 综上， 在进行外泌体蛋白质组学分析时， 应充分考虑温度变化对测量结果的潜在影响， 以确保数据的可靠性、 重现性与可比性.

采用Monte Carlo模拟方法研究了环形A₄B₆C₆三嵌段共聚物在A嵌段选择性溶剂中的自组装行为, 并与线形A₄B₆C₆和A₄C₆B₆三嵌段共聚物的自组装行为进行对比. 模拟结果表明, 通过调节C嵌段的疏水性以及B嵌段与C嵌段之间的疏水性差异, 环形A₄B₆C₆三嵌段共聚物能够自组装形成节状蠕虫、 节状片层、 单室以及多室节状囊泡等多种形貌各异的聚合物胶束. 由于环形嵌段共聚物特殊的拓扑结构, 即使B嵌段与C嵌段之间存在疏水性差异, 这些胶束的疏水核心均倾向于呈B嵌段和C嵌段交替排列的节状结构. 相对于环形体系, 线形A₄B₆C₆和A₄C₆B₆三嵌段共聚物在相同参数条件下的自组装行为较单一, 体系中大多形成了球状胶束, 而B嵌段和C嵌段在球状胶束疏水核心中的排布强烈依赖于嵌段共聚物的链结构. 上述模拟结果有利于理解链结构对嵌段共聚物胶束形貌的影响机制, 为制备具有特定疏水核心结构的聚合物胶束提供了理论依据.

采用DNA模板法合成了聚胸腺嘧啶-铜纳米簇[poly(T)-CuNCs]/适体-金纳米粒子（aptamer-AuNPs）荧光探针， 用于微囊藻毒素-LR（MC-LR）的高灵敏传感检测. 设计了3条DNA核苷酸链： MC-LR适体链（aptamer）和2条聚胸腺嘧啶单链DNA[poly(T) S1和（poly(T) S2]. 以poly(T) S1和poly(T) S2为模板， 利用抗坏血酸（AA）还原Cu²⁺， 合成了具有粉红色荧光的poly(T) S1-CuNCs和poly(T) S2-CuNCs. 两端巯基标记的aptamer通过Au—S键与AuNPs相连形成AuNPs-aptamer-AuNPs共轭物， 后者与poly(T)-CuNCs杂交形成dsDNA-CuNCs， 双链结构中CuNCs与AuNPs之间由于荧光共振能量转移（FRET）导致体系荧光猝灭. 加入目标物MC-LR后， MC-LR会与dsDNA-CuNCs中的aptamer特异性结合， 引起双链结构解体， poly(T)-CuNCs释放至溶液中， 体系荧光得以恢复. 基于此， 构建了一种“off-on”型荧光探针用于MC-LR检测， 该方法对MC-LR的线性范围为1 ng/L~500 µg/L， 检出限为0.3 ng/L(S/N=3). Poly(T)-CuNCs/aptamer-AuNPs荧光适体探针制备简单、 选择性高， 可用于实际水样中MC-LR定量分析.

反应界面微环境是影响光催化性能的重要因素. 本文通过调控光催化剂的表面浸润性来改变反应界面微环境, 构筑了高效的三相界面光催化体系, 并用于光催化氧化有机物反应中. 将二氧化钛(TiO₂)纳米颗粒作为模型光催化剂, 通过在其表面接枝聚二甲基硅氧烷(PDMS)以提高疏水性. 结果表明, 疏水PDMS层使得光催化体系在反应界面处形成了气-液-固三相共存的微环境, 极大增加了界面氧气(O₂)的浓度; 同时, 疏水PDMS层大幅提高了有机分子在催化剂表面的吸附能力. 二者的协同作用促进了光催化氧化反应中超氧自由基({}_{}{}^{•}{}_{\mathrm{2}}^{-})和羟基自由基(^•OH)的生成, 进而提高了光催化氧化反应效率. 研究结果为未来设计构筑高效的催化反应体系提供了新思路.

以刚性离子液体和有机碱为单体, 通过自由基共聚法制备了一系列具有高比表面积和大孔结构的多孔聚离子液体. 采用魔角旋转固体核磁共振波谱、 傅里叶变换红外光谱、 扫描电子显微镜、 氮气吸附-脱附实验和热重分析对聚离子液体的结构、 形貌和热稳定性进行了表征. 结果表明，多孔聚离子液体的比表面积为100.9~374.7 m²/g, 孔容为0.41~0.86 cm³/g, 活性位点均匀分布在孔隙结构内. 多孔聚离子液体同时具有离子液体与有机碱活性中心, 能够协同催化CO₂辅助环氧乙烷水合反应, 在低水合比(1.5∶1)条件下, 乙二醇收率达到96.5%, 选择性为96.5%, 达到了与均相催化剂相当的催化性能; CO₂的助催化作用改变了水合反应的路径, 极大地降低了反应的水合比, 提高了乙二醇的选择性. 该聚离子液体催化剂具有良好的底物适用性及可回收性, 并且在烟气气氛下也具有良好的催化性能.

MoS₂具有较好的光催化分解水应用前景， 而利用等离激元Ag纳米粒子修饰MoS₂可有效提高其分解水制氢的效率. 本文探索了Ag纳米粒子及其热等离激元效应温升对MoS₂-H₂O界面反应的作用机制. 通过构建Ag纳米团簇和MoS₂的复合表面模型， 利用分子动力学计算了298~368 K温度范围内界面水密度、 亥姆霍兹层宽度、 表面电势和水扩散系数等界面性质， 并结合密度泛函理论计算分析了界面电子转移性质、 表面对水分子的吸附能和解吸附时间. 结果表明， 在MoS₂表面负载Ag纳米粒子后， 亥姆霍兹层宽度增加， 表面电势下降. Ag纳米粒子与水分子的相互作用提高了MoS₂表面对水分子的吸附能， 并使得水分子分层作用范围相对增加. 随着温度的升高， Ag/MoS₂表面对水分子的吸附有所减弱， 表面双电层分层作用范围增加， 水分子的扩散系数也增加. 随温度增加水分子的解吸附时间快速减少， 而Ag纳米粒子的负载使MoS₂表面对水分子的解吸附时间增加， 结合温升对表面电势的影响， 界面反应温度宜控制在328 K左右.