本文關(guān)鍵詞：石墨烯量子點的制備及其復合材料性能的研究

  更多相關(guān)文章： 石墨烯量子點 量子產(chǎn)率 光致發(fā)光 光催化 降解 制氫

【摘要】：本論文主要致力于自組裝石墨烯量子點的合成以及其功能化石墨烯量子點納米材料的合成、表征和光催化應(yīng)用。主要研究的實驗內(nèi)容包括高濃度石墨烯量子點的合成與制備、石墨烯量子點改性復合材料的制備探索以及對它們形貌、結(jié)構(gòu)和光致發(fā)光等綜合性能進行表征,并將復合材料在光催化制氫和光催化降解方面進行初步的運用探索。本論文的主要結(jié)果總結(jié)如下:(1)將膨脹石墨進行高速切割以及超聲分散處理,將石墨粉進行剝離分散,然后再采用改進Hummers法,在高溫下進行氧化處理,成功合成氧化性較高的氧化石墨(OGO)。(2)以高度氧化的石墨(OGO)為原料,在強堿的作用下,采用高溫高壓一步實現(xiàn)了高純度及高濃度黃色發(fā)光石墨烯量子點(GQDs)的水熱法提取,所得到的量子點溶液能夠直接書寫成字,在365nm的紫外分光光度計下顯色明顯。GQDs在320nm激發(fā)下的量子產(chǎn)率達23.6%,這個產(chǎn)率遠遠高于大部分之前的文獻報道。通過對其光致發(fā)光性能的分析,表明其具有優(yōu)越的穩(wěn)定性以及良好的光致發(fā)光性能。(3)以廉價商品化的二氧化鈦作為原料,在氫氧化鈉(Na OH)的作用下,采用先水熱后煅燒的方法獲得二氧化鈦納米管(TiO_2NT),通過透射電子顯微鏡(TEM)以及掃描電子顯微鏡(SEM)觀察,制備得到的TiO2NT具有較好的物理形貌。直徑約30~50nm,長度約3μm。(4)通過水熱浸漬法一步制備得到石墨烯量子點與二氧化鈦納米管的復合材料(GQDs/TiO_2NT)。通過紫外可見近紅外吸收光譜、透射電子顯微鏡(TEM)以及掃描電子顯微鏡(SEM)和高分辨透射電鏡(HRTEM)的表征證實了復合結(jié)構(gòu)的存在。制備合成的GQDs/TiO_2NT在光催化降解性能方面表現(xiàn)優(yōu)異,具有良好的穩(wěn)定性、可重復性以及高降解效率,降解效率隨著量子點的量的增加先提高后下降,當摻雜量為2.5%GQDs/TiO_2NT時,降解甲基橙(MO)的速率是單純TiO_2NT降解速率的2.67倍。(5)通過溶膠凝膠法制備得到一定比例的g-C_3N_4/TiO_2,并以其為前驅(qū)體,采用水熱浸漬法一步制備石墨相氮化碳和二氧化鈦的前驅(qū)體與石墨烯量子點的三元復合材料(g-C3N4/TiO_2-GQDs)。通過對復合材料系列的表征,證實了復合結(jié)構(gòu)的存在,同時也進一步探討了該材料的光催化降解性能與光催化制氫性能。其中光催化降解性能較前驅(qū)體有較大提升,但三元摻雜比石墨烯量子點單獨摻雜二氧化鈦納米管的二元摻雜效果要差,同時光催化制氫效果隨著石墨烯量子點的量的增加呈現(xiàn)下降趨勢。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯量子點 量子產(chǎn)率 光致發(fā)光 光催化 降解 制氫
【學位授予單位】：暨南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O613.71;TB33
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-40
• 1.1 石墨烯及石墨烯量子點的發(fā)現(xiàn)11-14
• 1.1.1 石墨烯的性質(zhì)12-13
• 1.1.2 從石墨烯到石墨烯量子點13
• 1.1.3 石墨烯量子點的性質(zhì)13-14
• 1.2 石墨烯量子點的合成14-20
• 1.2.1 自上而下策略14-19
• 1.2.2 自下而上策略19-20
• 1.3 石墨烯量子的功能化20-23
• 1.3.1 預(yù)修飾合成功能化石墨烯量子點21-22
• 1.3.2 后修飾合成功能化石墨烯量子點22-23
• 1.4 石墨烯量子點的運用23-37
• 1.4.1 能源方面的應(yīng)用23-30
• 1.4.2 生命科學方面的應(yīng)用30-35
• 1.4.3 其他領(lǐng)域的應(yīng)用35-37
• 1.5 研究內(nèi)容37-38
• 1.6 研究亮點38-39
• 1.7 實驗技術(shù)路線39-40
• 第二章 自組裝石墨烯量子點的制備及性能探索40-52
• 2.1 引言40-41
• 2.2 實驗部分41-44
• 2.2.1 實驗試劑41-42
• 2.2.2 實驗儀器42-43
• 2.2.3 實驗步驟43
• 2.2.4 熒光量子產(chǎn)率的計算43-44
• 2.2.5 石墨烯量子點在熒光下書寫成像44
• 2.3 結(jié)果與討論44-50
• 2.3.1 石墨烯量子點的表征45-50
• 2.4 本章小結(jié)50-52
• 第三章 GQDs/TiO_2NT復合材料制備探索及光催化應(yīng)用研究52-70
• 3.1 引言52-53
• 3.2 實驗部分53-57
• 3.2.1 實驗試劑53-54
• 3.2.2 實驗儀器54
• 3.2.3 二氧化鈦納米管的制備54-55
• 3.2.4 石墨烯量子點/二氧化鈦納米管復合材料的制備55-56
• 3.2.5 光催化性能的測試56-57
• 3.3 結(jié)果與討論57-69
• 3.3.1 GQDs/TiO_2NT復合材料的表征58-69
• 3.4 本章小結(jié)69-70
• 第四章 g-C_3N_4/TiO_2-GQDs復合材料制備探索及光催化應(yīng)用研究70-89
• 4.1 引言70-71
• 4.2 實驗部分71-74
• 4.2.1 實驗試劑71-72
• 4.2.2 實驗儀器72
• 4.2.3 g-C_3N_4/TiO_2復合材料的制備72-73
• 4.2.4 g-C_3N_4/TiO_2-GQDs復合材料的制備73
• 4.2.5 光催化性能的測試73-74
• 4.3 結(jié)果與討論74-88
• 4.3.1 g-C_3N_4/TiO_2-GQDs復合材料的表征75-88
• 4.4 本章小結(jié)88-89
• 第五章 全文總結(jié)與展望89-91
• 5.1 全文總結(jié)89-90
• 5.2 展望90-91
• 參考文獻91-104
• 致謝104-105
• 作者簡介105
• 發(fā)表論文及科研情況105

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1 季雷華;高素蓮;張斌;;量子點的合成、毒理學及其應(yīng)用[J];環(huán)境化學;2008年05期

2 王富;劉春艷;;發(fā)光碳量子點的合成及應(yīng)用[J];影像科學與光化學;2011年04期

3 伊魁宇;王猛;邵明云;;量子點作為離子探針的分析應(yīng)用[J];廣州化工;2012年11期

4 羅慧;李曦;方婷婷;劉鵬;;量子點的毒性研究進展[J];材料導報;2013年19期

5 田瑞雪;武玲玲;趙清;胡勝亮;楊金龍;;碳量子點的氨基化及其對發(fā)光性能的影響[J];化工新型材料;2014年01期

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本文編號：1107129