【摘要】：近些年,碳點(diǎn)的制備和光學(xué)性能研究取得了巨大的進(jìn)展。然而,還有許多理論和實(shí)驗(yàn)方面的問題需要探索和解決。比如,在碳點(diǎn)材料的制備方面,激光燒蝕法、微波輔助法、電化學(xué)法等都可以實(shí)現(xiàn)碳點(diǎn)的制備,但是碳點(diǎn)表面官能團(tuán)、結(jié)構(gòu)對(duì)其光學(xué)性質(zhì)的影響,以及發(fā)光機(jī)理還不是十分確定。因此,探索綠色環(huán)保的碳點(diǎn)制備方法,優(yōu)化碳點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì),獲得高量子產(chǎn)率的熒光碳點(diǎn)十分必要。本論文使用氨基酸和有機(jī)酸作為原料,通過熱分解聚合法制備熒光碳點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上,對(duì)碳點(diǎn)的形貌、結(jié)構(gòu)、光學(xué)和電學(xué)等性質(zhì)進(jìn)行表征,并對(duì)其發(fā)光機(jī)理進(jìn)行探究。本文主要內(nèi)容如下:(1)首先,以L-半胱氨酸(Cys)為碳源,通過熱分解聚合法制備熒光碳點(diǎn)。我們發(fā)現(xiàn)N和S原子摻雜可以提高碳點(diǎn)熒光強(qiáng)度,并顯著提高電荷轉(zhuǎn)移效率。此外,制備零維碳點(diǎn)和二維氧化石墨烯片的低維碳納米復(fù)合材料,并研究了其光電轉(zhuǎn)換性能。在這項(xiàng)工作中,用電沉積法制備p型氧化石墨烯(GO)和n型氮、硫共摻雜碳點(diǎn)(NS-CD)的納米復(fù)合光電極薄膜,其光電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明,加入GO后,NS-CD的電荷重組受到抑制,光電流響應(yīng)活性明顯增強(qiáng)。這項(xiàng)工作可能為進(jìn)一步開發(fā)具有優(yōu)異性能的碳基光電器件提供新的途徑。(2)高熒光強(qiáng)度和生物相容性凝膠類似物具有許多潛在的應(yīng)用,但是它們的合成過程通常比較復(fù)雜。在此,我們探索了溫和條件下利用有機(jī)小分子合成熒光凝膠類似物的可能性。本文報(bào)道了一種新型藍(lán)色熒光凝膠類似物,其制備條件為:在低于100℃的空氣中,加熱檸檬酸(CA)和L-半胱氨酸水溶液,形成具有高熒光量子產(chǎn)率(89.6%)的熒光凝膠類似物。該方法具有制備工藝簡(jiǎn)單,成本低廉,生產(chǎn)規(guī)�；�,易于加工等特點(diǎn),適用于熒光標(biāo)記和發(fā)光器件。此項(xiàng)工作為熒光凝膠類似物的制備提供了新的方法。(3)常規(guī)有機(jī)熒光基團(tuán)通常具有大的共軛結(jié)構(gòu),其中碳碳雙鍵/三鍵或芳環(huán)基π電子共軛體系通常被認(rèn)為是光致發(fā)光中心的主要構(gòu)建單元。本論文發(fā)現(xiàn)2,5-二氧代-1-吡咯烷的非芳香族官能團(tuán)具有比較顯著的熒光發(fā)射特性,這是基于N原子p軌道上的孤對(duì)電子和C = O上的相鄰π軌道形成特殊的超共軛。由酒石酸和甘氨酸通過脫水縮合形成的熒光小分子表現(xiàn)出良好的光學(xué)穩(wěn)定性和較低的細(xì)胞毒性。該類型非芳香共軛結(jié)構(gòu)的熒光材料在細(xì)胞標(biāo)記和熒光成像方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：湖北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O657.3;TQ127.11
【圖文】：

也說明石墨烯具有優(yōu)越的導(dǎo)熱性質(zhì)［７］，石墨烯中電子的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了逡逑一般的導(dǎo)體中的電子的運(yùn)動(dòng)速度，是目前電子傳導(dǎo)速度最快的碳材料，也說明了石墨烯逡逑具有良好的導(dǎo)電性質(zhì)［８１。如圖１－１所示，石墨烯堆疊形成三維石墨，卷曲形成一維的碳逡逑納米管，還可以包覆，形成零維富勒烯［５＞１（）］，因此人們稱之為“碳材料之母”。逡逑ｍ邐崎逡逑圖１－１石墨烯和各種碳納米材料逡逑氧化石墨烯被稱為功能化的石墨�。ǎ妫欤恚悖簦椋铮睿幔欤椋澹溴澹纾颍幔穑瑁澹睿澹�，它的結(jié)構(gòu)與石墨稀大逡逑體相同，只是在二維平面上連有一些官能團(tuán)。主要是一些含氧官能團(tuán)，如羥基、羰基、逡逑羧基等。與小分子化合物不同，氧化石墨烯并不存在固定的化學(xué)組成。每片氧化石墨烯逡逑的尺寸、氧化程度、所含的含氧官能團(tuán)等都有所不同。這給石墨烯結(jié)構(gòu)的確定帶來極大逡逑困難。目前科學(xué)界普遍認(rèn)同的一種氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)模型如圖１－２所示。從圖中可以看逡逑２逡逑

化石墨烯的制備分為兩步，首先將石墨氧化制備得到氧化石墨，然后在外力化石墨剝離成氧化石墨烯。氧化石墨化學(xué)制備法是將石墨置于一定條件下與生氧化還原反應(yīng)，從而在其片層間帶上羰基、羥基等基團(tuán)，這些基團(tuán)的引入墨的表面呈負(fù)電性，易于吸附有機(jī)陽(yáng)離子，因此易與其他物質(zhì)復(fù)合形成復(fù)合為常用氧化石墨制備的化學(xué)方法主要有以下三種，即１３0）（＾法［２３］、ＳｔａｕｄｅｎＨｕｍｍｅｒｓ邋法［２２］。逡逑點(diǎn)逡逑碳點(diǎn)的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)逡逑點(diǎn)（ＣＤｓ）是最近被發(fā)現(xiàn)的一種碳的納米結(jié)構(gòu)，與蜂房結(jié)構(gòu)的石墨烯（ｇｒａｐｈｅｎｅ邋ｓＳ）材料相比，ＣＤｓ具有優(yōu)越的光吸收和熒光發(fā)射性能；與無機(jī)半導(dǎo)體量子點(diǎn)相

圖２－１邋ＮＳ－ＣＤ合成路線逡逑２．３．２反應(yīng)產(chǎn)物ＮＳ－ＣＤ和ＧＯ以及ＧＯ／ＮＳ－ＣＤ的形態(tài)表征逡逑圖２－２ａ是ＧＯ的透射電子顯微鏡（ＴＥＭ）圖，其分散良好，并且具有清晰的折疊表面逡逑的片狀形態(tài)。ＧＯ的掃描電子顯微鏡（ＳＥＭ）圖和原子力顯微鏡（ＡＦＭ）圖（圖２－２ｄ和ｇ）揭逡逑示了邋ＧＯ具有大約ｌ．Ｏｎｍ的片材高度，且均勻地分布在具有高表面覆蓋率的銦錫氧化物逡逑（ＩＴＯ）襯底上，并且薄片在尺寸上具有幾微米寬的尺寸分布。對(duì)于ＮＳ－ＣＤ樣品，其ＴＥＭ逡逑圖（圖２－２ｂ）像顯示其具有均勻的尺寸分布（平均尺寸為４ｎｍ）以及近球形形態(tài)，如圖２－２ｂ逡逑中的插圖所示，ＮＳ－ＣＤ在高分辨率ＴＥＭ圖像中顯示的晶格間距為０．２１ｎｍ，與石墨烯的逡逑（１００）晶格條紋一致。圖３－２ｅ中的ＳＥＭ圖顯示ＮＳ－ＣＤ薄膜具有明顯的表面缺陷，ＡＦＭ逡逑圖像（圖２－２ｈ）確認(rèn)了邋ＮＳ－ＣＤ的均勻性，并表明顆粒的平均厚度約為１．５ｎｍ。需要指出的逡逑是，由于其相分離尺度大于激子擴(kuò)散長(zhǎng)度（約１０ｎｍ），獨(dú)立的ＮＳ－ＣＤ光電極中可能存在逡逑嚴(yán)重的電子－空穴復(fù)合［９１］。相反

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王俊;氧化石墨烯負(fù)載金屬硫化物（CdS，ZnS）的制備及電化學(xué)性能研究[D];南京理工大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2758562