近年來,石墨烯作為最熱門的材料,在儲能、場發(fā)射以及傳感器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。石墨烯量子點(diǎn)（GQDs）作為其中的一員,不僅繼承了石墨烯化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、電導(dǎo)率低以及制備方法多等特點(diǎn),又兼具量子點(diǎn)的量子尺寸效應(yīng)、邊緣效應(yīng)以及熒光效應(yīng)等獨(dú)特特性,因而在生物成像、熒光檢測以及光電轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。另外,相比于CdS等傳統(tǒng)的量子點(diǎn),石墨烯量子點(diǎn)豐富的含氧基團(tuán)和邊緣缺陷,可以更好的吸附金屬離子,在儲能領(lǐng)域也表現(xiàn)出巨大的潛力。石墨氈（GF）是一種成本低廉、性質(zhì)穩(wěn)定并且導(dǎo)電性良好的三維多孔碳基材料,具有耐腐蝕和比表面積大等特點(diǎn),適合成為儲能器件的電極材料。因此鑒于石墨烯量子點(diǎn)與石墨氈在儲能方面的巨大優(yōu)勢,將石墨烯量子點(diǎn)與石墨氈結(jié)合,在電化學(xué)儲能領(lǐng)域具有很好的研究價值與應(yīng)用前景。本文首先利用有機(jī)溶劑輔以超聲法對石墨氈進(jìn)行清洗。接著采用一種“自下而上”的化學(xué)合成法制備石墨烯量子點(diǎn)溶液。通過超聲將石墨烯量子點(diǎn)修飾到石墨氈表面,最終制得石墨烯量子點(diǎn)修飾的石墨氈。為了證明石墨烯量子點(diǎn)成功附著到石墨氈表面。首先通過熒光分光光度計和透射電子顯微鏡證明成功制備出石墨烯量子點(diǎn)溶液。接著通過場發(fā)射掃描電子顯... 

【文章來源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋅碘液流電池示意圖

石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)是一種直徑在20 nm以下、層數(shù)小于10層的石墨烯點(diǎn)(結(jié)構(gòu)如圖1.3所示),作為石墨烯家族的一員,一經(jīng)發(fā)現(xiàn)便成為各行各業(yè)的研究熱點(diǎn)[19-20]。石墨烯量子點(diǎn)不僅繼承了石墨烯比表面積大、載流子遷移率高[21]、熱化學(xué)穩(wěn)定性好[22]以及熱導(dǎo)率高[23]等特點(diǎn),又兼具了量子點(diǎn)的量子尺寸效應(yīng)[24]、邊緣效應(yīng)[25]以及表面效應(yīng)[26]等量子效應(yīng)。自從石墨烯量子點(diǎn)問世以來,就引起了物理、化學(xué)和材料領(lǐng)域研究人員的廣泛關(guān)注。雖然石墨烯量子點(diǎn)有如此優(yōu)勢,但目前的研究仍處于起步階段,其制備方法一直是研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)。石墨烯量子點(diǎn)最早是在分離碳納米管時偶然得到的,此后研究人員又開發(fā)出能夠合成出大批量且尺寸均勻的石墨烯量子點(diǎn)。目前,石墨烯量子點(diǎn)的合成方法主要有兩種:“自上而下”和“自下而上”,如圖1.4所示[27]�！白陨隙隆狈椒ㄊ侵附�(jīng)過物理或者化學(xué)方法將大尺寸的物質(zhì)刻蝕成納米尺寸的石墨烯量子點(diǎn),主要包括納米刻蝕法、電化學(xué)法、溶劑熱法、微波輔助法和化學(xué)玻璃纖維法等�！白陨隙隆边@類方法做法相對比較簡單、產(chǎn)率較高,是目前常用的一種方法。而“自下而上”方法則是以較小的結(jié)構(gòu)單元作為前體,經(jīng)過碳化或者熱解合成出石墨烯量子點(diǎn),主要有溶液化學(xué)法和超聲法等。采用“自上而下”制備石墨烯量子點(diǎn)雖然操作復(fù)雜,做法繁瑣,但可以對石墨烯量子點(diǎn)的形貌和尺寸進(jìn)行很好的控制。

雖然石墨烯量子點(diǎn)有如此優(yōu)勢,但目前的研究仍處于起步階段,其制備方法一直是研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)。石墨烯量子點(diǎn)最早是在分離碳納米管時偶然得到的,此后研究人員又開發(fā)出能夠合成出大批量且尺寸均勻的石墨烯量子點(diǎn)。目前,石墨烯量子點(diǎn)的合成方法主要有兩種:“自上而下”和“自下而上”,如圖1.4所示[27]�！白陨隙隆狈椒ㄊ侵附�(jīng)過物理或者化學(xué)方法將大尺寸的物質(zhì)刻蝕成納米尺寸的石墨烯量子點(diǎn),主要包括納米刻蝕法、電化學(xué)法、溶劑熱法、微波輔助法和化學(xué)玻璃纖維法等。“自上而下”這類方法做法相對比較簡單、產(chǎn)率較高,是目前常用的一種方法。而“自下而上”方法則是以較小的結(jié)構(gòu)單元作為前體,經(jīng)過碳化或者熱解合成出石墨烯量子點(diǎn),主要有溶液化學(xué)法和超聲法等。采用“自上而下”制備石墨烯量子點(diǎn)雖然操作復(fù)雜,做法繁瑣,但可以對石墨烯量子點(diǎn)的形貌和尺寸進(jìn)行很好的控制。近年來,石墨烯量子點(diǎn)由于良好的生物相容性、光致發(fā)光性以及化學(xué)惰性等優(yōu)點(diǎn),在理論與實(shí)驗(yàn)方面均取得了巨大進(jìn)展,目前已經(jīng)在熒光檢測、生物成像以及儲能等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的潛力。


本文編號：2979679