碳點具有無毒、穩(wěn)定、環(huán)境友好性、良好生物相容性、優(yōu)秀的光學(xué)性質(zhì)、制備方法多樣、功能可控、制備簡單、可以在多個領(lǐng)域應(yīng)用諸多優(yōu)點,近些年被廣大研究人員研究。本論文旨在利用碳點本身的結(jié)構(gòu)可控性,光學(xué)性質(zhì)可調(diào)性,將不同的功能型碳點應(yīng)用在不同環(huán)境問題的解決中�；诖�,本論文的工作可歸納為如下三個方面。利用聚合物制備兩親性功能,將新型的熒光碳點與傳統(tǒng)的熒光量子點通過自組裝方式進(jìn)行復(fù)合,成功制備出一種具有二元熒光發(fā)射功能的新型復(fù)合納米粒子。碳點本身原材料是聚合物,在制備過程會保留聚合物的官能團(tuán)結(jié)構(gòu),所以在制得的聚合物碳點中有著聚合物的優(yōu)良性質(zhì)。同時,利用乳化超聲自組裝方法可以保留兩種熒光納米粒子的光學(xué)性質(zhì),這樣在制得的復(fù)合納米粒子擁有雙熒光發(fā)射的光學(xué)性質(zhì)。隨后,利用新型復(fù)合納米粒子進(jìn)行水體Hg~(2+)檢測應(yīng)用,相比于傳統(tǒng)的單熒光納米粒子檢測應(yīng)用,復(fù)合納米粒子擁有檢測限低,檢測更靈敏的性質(zhì),同時在檢測過程中,可以通過肉眼對比判斷得到水體中Hg~(2+)的濃度,這也使得水體重金屬檢測更加的有效、便捷。從碳點的發(fā)光原理出發(fā),進(jìn)一步調(diào)控碳點表面的結(jié)構(gòu),在LED領(lǐng)域中實現(xiàn)碳點的白色熒光發(fā)射。由于碳點本身具有不同的熒光發(fā)射機(jī)理,并且碳點表面擁有著不同的官能團(tuán),結(jié)構(gòu)多樣,基于這兩種原因,為了能夠?qū)崿F(xiàn)單碳點的白色熒光發(fā)射,將擁有不同官能團(tuán)的1-十八烯/馬來酸共聚物(PMAO)和鄰苯二胺(OPD)進(jìn)行高溫高壓水熱反應(yīng),并且將產(chǎn)物進(jìn)行滲析、柱層析等方式進(jìn)行提純,得到了具有多官能團(tuán)結(jié)構(gòu)的碳點。并對該碳點進(jìn)行熒光性表征,其熒光發(fā)射覆蓋全可見光譜,在紫外燈下呈現(xiàn)白色熒光發(fā)射,隨后利用GaN芯片將碳點作為光轉(zhuǎn)換層,實現(xiàn)了白光LED器件的制備。將功能型的碳點作為光催化劑降解抗生素污染物,在光催化降解領(lǐng)域解決環(huán)境問題。由于傳統(tǒng)P25等光催化材料作為光催化劑擁有較寬的禁帶寬度(3.2 eV),因此這樣的材料不能利用吸收可見光,基于這種原因,為了能夠使得碳點可以在可見光條件下進(jìn)行光催化功能,將可以吸收可見光的結(jié)構(gòu)引入碳點中,利用對硝基苯甲酸和對苯二胺制備出具有大面積共軛結(jié)構(gòu)和硝基等官能團(tuán)的碳點,將碳點進(jìn)行凍干、干燥處理。選取土霉素為代表的難降解抗生素污染物,在模擬可見光條件下,利用碳點進(jìn)行光催化降解性能研究。通過實驗測得在光照90分鐘后,污染物的降解率就可以達(dá)到95%。綜上所述,本文利用碳點表面的結(jié)構(gòu)制備了不同功能的碳點,解決了不同的環(huán)境問題,通過與傳統(tǒng)熒光納米粒子的復(fù)合可以更有效的檢測水體中的Hg~(2+);對表面修飾調(diào)控實現(xiàn)了白色光源的使用;引入可見光吸收結(jié)構(gòu)使其碳點可以在可見光光催化降解抗生素中應(yīng)用。隨著碳點的深入研究,不同功能性質(zhì)的碳點可以在環(huán)境領(lǐng)域中有更廣泛的應(yīng)用。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X703;TB383.1
【部分圖文】：

碳點的分類包括石墨烯量子點、碳納米點、聚合物碳點

圖 1.2 (a)高熒光量子效率藍(lán)光碳點(b)草莓作為前驅(qū)體制備碳點(c)碳點@沸石分子篩產(chǎn)生磷光效應(yīng)示意圖，碳點的表面具有大量的有機(jī)官能團(tuán)，利于碳點與其他納米材料功能集成性的納米復(fù)合材料，并且這樣的表面結(jié)構(gòu)也利于在不同[39]

同樣全可見光譜可調(diào)[52]（圖1.4b）；究竟第五代光源會不會是C-LED？如何能在實現(xiàn)高溫穩(wěn)定的熒光發(fā)射像素清晰？這些都是亟待解決的問題。在作為光源的同時，碳點的電致發(fā)光也是亟待研究的一個熱點問題，其中包括如何能實現(xiàn)更有效的電光轉(zhuǎn)換效率，增加碳點的導(dǎo)電性以及碳點在高溫下的穩(wěn)定性等性能提升。而將碳點真正的用于實際環(huán)境情況中，其光學(xué)性能也要有更大的提升，包括減少碳點的自吸收，尺寸更加均一，熒光發(fā)射半峰寬更加窄等多功能多用途的碳點才能應(yīng)用在更好的能源，光轉(zhuǎn)換材料的領(lǐng)域中。圖1.4 (a)不同尺寸C3N量子點的熒光發(fā)射光譜(b)石墨烯量子點不同熒光發(fā)射示意圖

【參考文獻(xiàn)】

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1 張永來;丁紅;劉福建;魏舒;劉森;和東亮;肖豐收;;Ag_3VO_4納米粒子的合成及其對可見光下降解羅丹明B的催化活性[J];催化學(xué)報;2008年08期

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1 王俊鵬;半導(dǎo)體材料的能帶調(diào)控及其光催化性能的研究[D];山東大學(xué);2013年

本文編號：2813962