石墨烯量子点的制备及功能化研究

《石墨烯量子点的制备及功能化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文石墨烯量子点的制备及功能化研究论文作者：甘杰学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：应用化学指导教师：章文军职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofAppliedChemistryPREPARATIONANDFUNCTIONALIZATIONOFGRAPHENEQUANTUMDOTSbyGanJieSupervisor:Prof.ZhangWen

2、junJune2016摘要石墨烯量子点是一种新型的石墨烯纳米材料，具有显著的量子尺寸效应和边缘效应,同时具有低毒性、良好的水溶性、稳定的荧光性能，在材料科学、传感器、光电设备、生物医药等领域拥有广泛的应用前景。石墨烯量子点易于通过π-π共轭键或者含氧官能团在其表面接入许多具有特定功能的物质，比如生物分子、探针分子、高分子等，从而获得性质不同的石墨烯量子点功能化材料。本论文中以鳞片石墨为原材料制备得到石墨烯量子点以及石墨烯量子点功能化材料，其主要内容如下：1.以鳞片石墨为原料通过混酸氧化法制备得到蓝色荧光性

3、质的石墨烯量子点。利用红外光谱、紫外可见吸收光谱、荧光发射光谱、透射电镜等对石墨烯量子点结构性质进行了表征。结果表明石墨烯量子点在水溶液中分布均匀，尺寸在10nm以下。最大激发波长和发射波长分别为337nm和438nm。混酸氧化法操作简单、经济实用。2.以石墨烯量子点为原料通过π-π共轭和离子键的共同作用制备得到毫米尺寸的固体复合材料石墨烯量子点/聚苯乙烯阴离子交换树脂。利用傅里叶变换衰减全反射红外光谱，荧光发射光谱，扫描电镜对复合材料的结构性质进行了表征。探讨了该复合材料在Fe3+检测中的应用。复合材料

4、的最大激发波长和发射波长分别为343nm和398nm，当有Fe3+存在时，荧光强度明显减弱，发射强度和Fe3+浓度显示出良好的线性关系（线性范围为1μmol/L-7μmol/L），对Fe3+的检测下限可以达到0.65μmol/L；复合材料对其他金属离子的荧光响应实验证明其对Fe3+的检测具有较强的选择性；当加入EDTA溶液后，Fe3+从复合材料表面脱附，被Fe3+淬灭的复合材料荧光恢复，重复性试验表明复合材料有良好的可重复利用性。3.以合成的蓝色石墨烯量子点为原料采用一种新型的水热法制备获得石墨烯量子点胶

5、团。通过改变温度，pH值等实验参数使石墨烯量子点在一定条件下发生不同程度的团聚，聚集诱导荧光变色，从而得到不同荧光颜色的石墨烯量子点胶团。此方法具有很多优势如：操作简单、成本低、可大规模生产等。得到的多种荧光颜色的石墨烯量子点胶团可以分别应用于不同的领域。关键字：石墨烯量子点荧光性质Fe3+离子检测尺寸效应π-π堆积IABSTRACTGraphenequantumdots(GQDs)arediscoveredasaclassofzero-dimensionalgraphiticnanocrystalswi

6、thtinysizesofonlyseveralnanometers,strongquantumconfinementandedgeeffects.GQDspossesstheadvantagesoflowertoxicity,strongerluminescenceandhigherphotostabilityincomparisontoconventionalsemiconductorquantumdots,thusmakingthempromisinginthefieldsofsensors,bio

7、imaging,environmentalmonitoringandsoon.Thepolystyrenicstructureandthefunctionalgroups(carboxyl,phenolichydroxylgroups)onthesurfaceoftheGQDsmakeiteasyfunctionalizeviaπ-πstackinginteractionsandoxygen-containingfunctionalgroups.Throughtheaccessofbiologicalmo

8、lecules,probemolecules,polymersandsoon,avarietyoffunctionalmaterialsbasedongraphenequantumdotswereobtainforvariousapplications.1.GQDswerefabricatedfromlargergraphenesheetsbyacidoxidationmethod.ThecharacteristicsofGQ