食品中碳纳米粒子的研究进展

袁 莉， 李庆舒， 邓 红

（陕西师范大学 食品工程与营养科学学院，陕西 西安710119）

1 碳纳米粒子

1.1 碳纳米粒子概述

碳纳米粒子，又称碳纳米点。粒子直径一般为10 nm左右，主要由碳、氢、氮、氧等元素组成，具有可调谐光致发光特性。目前，碳纳米粒子可被分为两类：一类主要由sp2杂化碳芯和某些化学基团组成，另一类为非晶态碳聚集而成。因其良好的荧光特性和生物可容性被广泛应用于生化传感、成像等领域[1]。2004年，Xu等[2]利用制备凝胶电泳的方法对从电弧放电烟尘中得到的单壁碳纳米管（SWCNTs）进行纯化，在电泳图谱中偶然发现一类在365 nm下具有不同荧光性的混合材料，经洗脱分离后分别发蓝绿色荧光、黄色荧光以及橙色荧光（如图1所示）。红外光谱测得该荧光材料表面存在羧基基团，元素分析结果显示其含有C、H、N和O元素。在碳纳米粒子原子力显微镜下均匀分布，呈现良好的分散性，横向直径不超过18 nm，纵向直径在1 nm左右。Sun等利用有机聚合物（聚乙二醇（PEG1500N））对碳纳米粒子进行表面钝化处理，可大幅度提升碳纳米粒子的荧光发射特性[3]。因此，碳纳米粒子又被称为碳量子点或碳点（C-dots）。研究发现，钝化后的碳量子点直径主要在5 nm左右。碳纳米粒子表面能阱经钝化稳定后，荧光发射特性显著增强，其光致发光光谱分布较宽且依赖于激发波长，发光较稳定且无闪烁。不同直径的碳纳米粒子在钝化后发光强度也不尽相同，同时影响光致发光量子产率。一般来说，尺寸越小的碳纳米粒子发光越强，量子产率越高。……