碳量子點(diǎn)（CDs）屬于一種新型的碳納米材料,它的尺寸小于10 nm,具有易制備、低毒、原料易得、光化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、生物相容性好等特性,可以廣泛應(yīng)用在生物傳感,環(huán)境監(jiān)測(cè),光電子,光催化,生物成像等領(lǐng)域中。近幾年,研究者在非金屬異質(zhì)元素?fù)诫s制備具有高熒光性能碳量子點(diǎn)的合成及應(yīng)用方面做了大量的研究。本課題采用一步水熱合成法制備得到金屬鋅元素?fù)诫s的不同反應(yīng)時(shí)間的鋅摻雜碳量子點(diǎn)（Zn-CDs）和金屬錳元素?fù)诫s的錳摻雜碳量子點(diǎn)（Mn-CDs）,對(duì)其成長(zhǎng)路線,光學(xué)特性,形貌和化學(xué)結(jié)構(gòu)及成分進(jìn)行了分析和研究,利用模擬分析進(jìn)行了晶體成長(zhǎng)機(jī)理研究,進(jìn)而利用制備得到的Mn金屬摻雜碳量子點(diǎn)建立了Hg²⁺和S^2-離子檢測(cè)的熒光探針平臺(tái),并解釋了熒光恢復(fù)原因。主要內(nèi)容如下:1、合成了一種簡(jiǎn)單,快速,綠色低毒環(huán)保,成本低的Zn-CDs;通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)條件,制備的Zn-CDs的QY可以高達(dá)35.5%。對(duì)不同反應(yīng)時(shí)間的Zn-CDs樣品進(jìn)行了光化學(xué)性能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析得出,隨著反應(yīng)時(shí)間的變化,Zn的氧化程度先增加后降低;鋅元素?fù)诫s對(duì)CDs的的生長(zhǎng)過(guò)程中起著重要的作用;鑒于熒光光譜并結(jié)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

三種類型的熒光碳量子點(diǎn)[5,6]

1.2 CDs 的合成方法CDs 具有顯著的晶體結(jié)構(gòu)，不同類型的光致發(fā)光中心也不同，也正是由于 CDs的多樣性，所以存在多種類型制備方法，通�？煞譃樽韵露虾妥陨隙路�，如圖 1.2 所示。自上而下法主要指將碳骨架如碳納米管[7]、石墨[8]、碳纖維[9]和納米金剛石等粉碎而生成小顆粒的合成方法，這種方法制備得到的 CDs 通常具有較好的 sp2結(jié)構(gòu)，但是產(chǎn)率一般較低，實(shí)驗(yàn)條件較嚴(yán)苛，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，原材料較貴，這些限制了這種方法的進(jìn)一步使用和發(fā)展，自上而下法主要由電弧放電法、激光消蝕法和電化學(xué)法組成。而自下而上法主要指有機(jī)分子或聚合物的表面功能修改或鈍化法即一些有機(jī)小分子作為碳源直接制備；該方法制備所需時(shí)間短，原材料價(jià)廉易得且廣泛，反應(yīng)條件比較人性化，備受研究者的青睞，因此研究者采用自下而上方法的較多，它主要包括微波法、模板法、熱解法，溶劑熱和水熱法。

圖 1.3 1）發(fā)三種顏色的熒光 CDs；2）CDs 的 TEM 圖[4]Fig. 1.3 1）Emitting three colors of fluorescent CDs；2）TEM of CDs[4]激光消蝕法光消蝕一般是指通過(guò)激光束來(lái)照射消蝕碳靶，然后從表面直接除去Sun[11]等人在溫度為 900 ℃，壓力為 75 KPa 下利用水蒸氣和氬氣作 開(kāi)關(guān) Nd：YAG 激光器激光消蝕碳靶子獲得了 CDs。然后在硝酸里2 h，上面在附上有機(jī)物如 PEG1500N或 PPEI-EI，將酸化氧化后的 C表面鈍化作用之后，才可以得到 QY 高達(dá) 10％的藍(lán)色 CDs，如圖 1方法合成的 CDs 制備過(guò)程復(fù)雜，所需設(shè)備昂貴，反應(yīng)所需時(shí)間冗長(zhǎng)產(chǎn)率低，因此很少使用。


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