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  本文關(guān)鍵詞：熒光碳量子點(diǎn)和石墨烯的制備及其性質(zhì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《上海大學(xué)》 2013年

熒光碳量子點(diǎn)和石墨烯的制備及其性質(zhì)研究

楊玉星  

【摘要】：碳納米材料是納米材料研究中的一個(gè)重要分支。近些年來，各種新型納米碳材料層出不窮，碳納米管、富勒烯、碳量子點(diǎn)和石墨烯等碳納米材料相繼被發(fā)現(xiàn)。熒光碳量子點(diǎn)一般是指尺寸在20nm以下的碳納米顆粒，屬于零維碳納米材料，具有穩(wěn)定的化學(xué)組成、良好的生物相容性和低的細(xì)胞毒性，在取代半導(dǎo)體量子點(diǎn)成為新一代生物探針方面具有誘人的前景。石墨烯是一種由單層碳原子緊密堆積形成具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的二維碳納米材料，由于其具有獨(dú)特的物理結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，自2004年首次被發(fā)現(xiàn)便引起了人們的廣泛關(guān)注。本論文重點(diǎn)研究了熒光碳量子點(diǎn)和石墨烯制備及其性能，其具體內(nèi)容如下： 1.碳量子點(diǎn)由于尺寸較小，在制備的高溫處理過程中極易發(fā)生團(tuán)聚，從而使得制備的碳量子點(diǎn)尺寸分布不均一，熒光發(fā)射光譜半峰寬變大，嚴(yán)重的影響其在光學(xué)方面的應(yīng)用。針對(duì)這一難題，本文以三嵌段共聚物P123為軟模板，正硅酸四乙酯為硅源，以四種有機(jī)小分子（均三甲苯、鄰苯二胺、菲啰啉和芘）為碳前驅(qū)體，通過軟-硬模板路線合成了尺寸分布均一、大小可控的熒光碳量子點(diǎn)。其中，P123為軟模板，使得碳前驅(qū)體進(jìn)入到膠束的疏水區(qū)，二氧化硅為硬模板有效的阻止了在高溫焙燒過程中碳量子點(diǎn)的團(tuán)聚。通過選擇不同的碳源，我們制備了具有不同石墨化程度、大小可控以及含有N元素的熒光碳量子點(diǎn)，并進(jìn)一步討論了這些因素對(duì)熒光性能的影響。 2.石墨烯量子點(diǎn)是指只有幾個(gè)碳原子組成、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的碳納米材料，在未來的納電子器件、自旋器件以及光電器件中有潛在的應(yīng)用價(jià)值。然而目前的研究多以氧化石墨為前驅(qū)體，需要經(jīng)過一系列的化學(xué)處理才能將鱗片石墨氧化為氧化石墨，不僅耗時(shí)而且需要很多化學(xué)試劑。此外，制備的石墨烯量子點(diǎn)通常只具有一種熒光發(fā)射光譜（藍(lán)色或者綠色）。本文以富勒烯為碳源，首次通過冷凝回流處理以及鈍化后，制備了高熒光發(fā)射的石墨烯量子點(diǎn)。通過改變冷凝回流處理的溫度和時(shí)間，可以有效的控制制備的石墨烯量子點(diǎn)的大小，進(jìn)一步影響其熒光特性，使其具有不同熒光發(fā)射光譜。 3.石墨烯材料具有獨(dú)特的物理結(jié)構(gòu)，在電學(xué)、傳熱、儲(chǔ)氫、光學(xué)等方面都有巨大的應(yīng)用潛力。然而，目前常用的制備方法都存在某些不足，如制備條件要求苛刻，需要高溫和復(fù)雜的儀器設(shè)備，，需要強(qiáng)酸或強(qiáng)堿處理，制備的石墨烯缺陷比較多等，極大的限制了石墨烯材料在微電子器件方面的應(yīng)用。本文首次以表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨為軟模板，四甲氧基硅烷為硬模板，有機(jī)小分子芘為碳前驅(qū)體，采用了一種軟-硬模板的路線，自下而上的控制合成了高質(zhì)量的石墨烯。此外，通過改變所添加的碳前驅(qū)體的質(zhì)量，可以有效的控制合成的石墨烯的層數(shù)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：O613.71;TB383.1
【目錄】：

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