邓 晨,周化岚,梁营芳,王 锋,张建国

(上海理工大学医疗器械与食品学院,上海 200093)

碳点(CDs)是一类零维荧光准球形纳米颗粒,其尺寸小于10 nm[1],由XU 等[2]于2004年发现。他们通过电弧放电的方法合成单壁碳纳米管(SWCNTs),然后对其悬浮液进行分离纯化时,发现了一种新型荧光纳米材料可以在波长365 nm 的紫外光下发出不同颜色的荧光,进而CDs的特性、合成方法和应用得到了广泛的研究[3]。荧光CDs的关键特性包括激发光/酸度依赖性、化学稳定性、抗光漂白性以及上转换荧光[3]。与半导体量子点相比,CDs的低毒性和高生物相容性,使其在生物成像和化学生物传感等方面成为半导体量子点的有力竞争者[4]。CDs荧光分析法具有高灵敏度、易操作、低成本和结果输出快速等显著优势,因此,其在食品安全领域具有巨大的应用潜力[5]。本工作重点介绍CDs的荧光性质、合成方法及其在食品分析中的应用,包括其在重金属离子、病原体、农药和兽药残留、食品添加剂、食品中营养成分等方面检测中的最新进展。此外,还讨论了CDs在基础研究和应用方面目前面临的挑战和未来的展望。

1 CDs的荧光性质

1.1 荧光产生机理

荧光发射是CDs的重要光学特性,但是其荧光的产生机理仍然存有争议。目前已经报道了几种机理,包括量子尺寸效应[6-7]、表面缺陷状态[8-9]、分子和类分子状态[10-12]等。量子尺寸效应是指尺寸对电子-空穴对的辐射复合的影响,而表面缺陷状态是指通过氧化形成的表面缺陷[13-14]。最近,分子和类分子状态被证明是CDs荧光的来源,特别是柠檬酸衍生的CDs[12]。……