硼酸锌-碳复合物的合成、性质及应用研究

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1、分类号：单位代码：10140密级：公开学号：4031531758硕士学位论文中文题目：硼酸锌/碳复合物的合成、性质及应用研究英文题目：Synthesis,PropertiesandApplicationsofZincBorate/CarbonComposites论文作者：曹世伟指导教师：张向东教授专业：无机化学完成时间：二○一八年五月申请辽宁大学硕士学位论文硼酸锌/碳复合物的合成、性质及应用研究Synthesis,PropertiesandApplicationsofZincBorate/CarbonCompos

2、ites作者：曹世伟指导教师：张向东教授专业：无机化学答辩日期：2018年5月28日二○一八年五月·中国辽宁摘要摘要近年来，发光材料作为一种实用性材料，应用广泛，备受关注。目前，所合成的硼酸盐类发光材料，通常为以稀土离子为掺杂剂来获得荧光粉。但稀土离子资源稀缺，价格昂贵，大批量的工业生产成本较高。碳元素是地球上含量最多的元素之一，碳材料在发光领域的应用也很受青睐，其中以碳量子点，石墨烯和碳纳米材料的研究最为广泛，但其制备方法繁琐，实用性也极为有限。总体看来，寻找一种性能良好，价格低廉，绿色环保和制备方法简单的发光

3、材料也具有广阔的应用前景和深远的现实意义。此外，长时间以来，人们大多忽略了某些硼酸盐本身存在的荧光发光性质，对碳微球等形貌的碳材料的发光性质研究也不多。本论文以化学性质稳定、具有比较好的发光性质的硼酸锌和制备方法简单、价格廉价的水热碳微球为基础，采用一步水热法制备二者的复合材料，合成获得了系列荧光发光的复合材料，并将其应用于水溶液中三价铁离子的检测。论文主要分以下三个部分：首先，采用水热法，将不同量的水热碳微球（HTC）和定量的4ZnO·B2O3·H2O进行反应，得到系列4ZnO·B2O3·nH2O/HTC复合物

4、，并对其进行了FTIR，XRD，SEM，PL和CIE等分析测试表征。结果表明，随着HTC组分的增加，4ZnO·B2O3·H2O中的水会逐渐丢失，产物形貌也由棒状结构转变为片层结构，且当B/C=2:3，碳微球会较均匀的镶嵌在片层结构中，复合物产物的荧光强度也达到最大，显示为白光发射。该白色光由4ZnO·B2O3·H2O的蓝光发射（λex=385nm）和碳微球的黄光发射（λex=414nm）复合得到，CIE中显示，色度较纯。其次，采用水热法，将不同量的4ZnO·B2O3·H2O和定量的水热碳微球进行反应，得到系列4Z

5、nO·B2O3·H2O/HTCs复合物产物，复合物产物的FTIR，XRD，SEM，Mapping，XPS，PL和CIE等分析测试表征表明，当反应物中，B/C=1:21，所得的复合物产物4ZnO·B2O3·H2O/HTCs（12），由于碳微球发生团聚，产物形貌为面包圈状形貌，且其表面具有丰富含氧官能团（-OH，-COOH等），荧光光谱显示，该复合物在波长385nm激发光作用下显示白光发射，且色度较纯，性能较稳定。I摘要第三，对上述4ZnO·B2O3·H2O/HTCs（12）复合物，采用荧光光谱分析法，研究了4ZnO

6、·B2O3·H2O/HTCs（12）复合物对部分阳离子识别作用。荧光滴定3+实验表明，所合成的复合物4ZnO·B2O3·H2O/HTCs（12）对Fe离子具有良好2的选择性。在0-200μM范围内，两者具有较好的线性关系（R=0.9949），检3+出限是1.19μM。基于Fe离子的猝灭行为可能是由于复合物表面带有较大量3+的酚羟基官能团，对Fe具有特殊的识别作用，可以使复合物的荧光猝灭。3+关键词：硼酸锌，水热碳微球，复合物，荧光，Fe识别IIAbstractABSTRACTLuminescentmaterial

7、shaveobtainedmuchattentioninrecentyearsduetotheirhighpracticalvalue.Currently,thesynthesisofluminescentmaterialsbasedonboratematrixwasgenerallyobtainedusingrareearthionsasdopants.However,rareearthionresourcesarescarceandexpensive,andcannotbeappliedtolarge-sca

8、leindustrialproduction.Carbonisoneofthemostabundantelementsontheearth.Theapplicationofcarbonmaterialsinthefieldofluminescenceispromising.Amongthem,carbonquantumdotsgrapheneandcarbonnanoma