碳量子點材料是當今科研界研究的熱點,由于其獨特的尺寸以及優(yōu)異的光學特性,使其在許多交叉領(lǐng)域備受關(guān)注。作為表面含有豐富官能團的低毒納米材料,碳量子點可以廣泛應用于傳感器、生物成像、催化以及光學器件領(lǐng)域,本文利用水熱法合成了橙色以及藍色熒光的碳量子點,并根據(jù)各自的發(fā)光和響應性質(zhì),設(shè)計了多套金屬離子檢測系統(tǒng)、催化體系以及潛指紋顯現(xiàn)方案。首先,利用原材料羅丹明B以水熱法合成了橙色熒光碳量子點（O-CDs）,在555 nm激發(fā)下發(fā)射出位于574 nm處的橙色熒光,熒光量子效率為46%。這個可以發(fā)出強熒光的材料,具備肉眼可觀的對于汞離子的熒光檢測能力,汞離子的存在會使O-CDs探針產(chǎn)生明顯的熒光猝滅信號,因此該探針平臺可以用于高選擇性和高靈敏度檢測汞離子,同時該應用也可拓展至試紙和薄膜傳感器。并且根據(jù)材料的特殊發(fā)光性質(zhì),可以將材料應用于潛指紋的顯現(xiàn)實驗中,O-CDs對于陳舊指紋以及多基底表面指紋的顯現(xiàn)均有很好的表現(xiàn)。另外,選取2-巰基噻唑啉和三乙烯四胺為原材料,采用簡便的水熱法制備了可以發(fā)出明亮藍色熒光,且熒光量子產(chǎn)率為40%的氮硫共摻雜碳量子點（N&S CDs）,可作為鎘離子的熒光檢測探... 

【文章來源】：哈爾濱師范大學黑龍江省

【文章頁數(shù)】：126 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

BNS-CDs的（a）C1s,（b）N1s（c）B1s（d）S2p元素的XPS高分辨譜圖

第1章緒論3（2）傅里葉變換紅外光譜分析官能團組成由于CDs表面分子中組成官能團的原子總是處于不斷振動的狀態(tài)，它們可以選擇性吸收與其振動頻率相當?shù)募t外線，而不同種類的化學鍵吸收頻率不同，所以在傅里葉變換紅外光譜（FourierTransformInfrared，F(xiàn)TIR）中以波長（λ）或波數(shù)（σ）為橫坐標可以將不同種類的化學鍵呈現(xiàn)在光譜中不同的位置上，為相應的判斷提供依據(jù)。如圖所示由CDs的FTIR光譜（圖1-2）信息可知[28]，在1000cm-1處的伸縮振動對應了C-O-C官能團。羧酸基團的不對稱和對稱伸縮振動產(chǎn)生了位于1648cm-1和1423cm-1處的信號。位于3400cm-1處的峰可以歸因于羧基和羥基的-OH伸縮振動群，F(xiàn)TIR譜圖的分析結(jié)果表明，CDs體系表面具有豐富的羥基基團、羧酸和環(huán)氧官能團，其中以羧酸基團為主。圖1-2CDs的FTIR譜圖Figure1-2FTIRspectrumofCDs.1.3.2碳量子點的結(jié)構(gòu)（1）拉曼光譜分析晶體結(jié)構(gòu)無定型的碳構(gòu)成了CDs的基本骨架，其中晶體結(jié)構(gòu)域大多數(shù)為sp2和sp3雜化，通常情況下，可以觀察到拉曼光譜中大概位于1350cm-1和1580cm-1位置處的兩個特征峰。如圖1-3a所示，可以看出NCDs（N-dopedCDs）中同時存在位于1598cm-1和1350cm-1的G峰和D峰，分別對應了sp2和sp3結(jié)構(gòu)域[29]。而在N-GQDs（N-dopedGQDs）的拉曼光譜中（1-3b），G峰和D峰的位置分別位于1352cm-1和1573cm-1處[30]。

哈爾濱師范大學碩士學位論文圖1-3（a）NCDs（b）N-GQDs的拉曼譜圖Figure1-3Ramanspectrumof(a)NCDsand(b)N-GQDs.（2）透射電子顯微鏡分析形貌CDs的尺寸通常小于10nm，形貌為準球形，當然近些年也有尺寸接近60nm的CDs被發(fā)現(xiàn)[31]，還有少數(shù)CDs呈中空狀[32]，或是sp3雜化而成的金剛石構(gòu)型[33]。由于透射電子顯微鏡觀察（TransmissionElectronMicroscope，TEM）的分辨率可以達到0.1nm，因此可以通過幾百萬倍的放大倍數(shù)去觀察材料的超微結(jié)構(gòu)，從而獲得形態(tài)學信息，如尺寸、形貌以及分散狀態(tài)等等，所以高分辨透射電子顯微鏡（High-resolutionTransmissionElectronMicroscope，HRTEM）技術(shù)可以廣泛應用于CDs精細結(jié)構(gòu)的觀察。代表CDs材料晶體性質(zhì)的晶格條紋可以分為兩類，一類是在2.1~2.4（大多為2.4）之間的平面晶格間距，另一類是在3.2~3.8（大多為3.4）之間[34,35]的層間間距。根據(jù)圖1-4a中HRTEM圖像中的插圖可計算出B-NCDs（B,NdopedCDs）的晶格間距為0.23nm，與石墨烯衍射的（100）晶面相對應。通過對大約100個粒子進行粒徑統(tǒng)計得到的分布直方圖可知，B-NCDs的尺寸范圍較小，在1.5~3.5nm之間，平均尺寸為3.0nm（1-4b）[36]。圖1-4CDs的（a）B-NCDs的TEM和HRTEM圖（b）B-NCDs的粒徑分布直方圖Figure1-4(a)TEMandHRTEM(inset)imagesoftheB-NCDs,(b)sizedistributionofB-NCDs.

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2997064