石墨烯量子點（GQDs）是一種新興的二維納米材料。它不僅光學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,表面積大,而且生物相容性好,是納米材料領(lǐng)域的研究熱點之一。目前,GQDs的前驅(qū)體大多為碳納米管、石墨烯等,但這些原料昂貴的價格限制了GQDs的制備和應(yīng)用。因此,尋找優(yōu)質(zhì)、廉價的可替代碳材料迫在眉睫。本文以無煙煤、煙煤、褐煤和焦炭四種煤炭為起始材料,根據(jù)不同煤炭的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的差異,針對性地設(shè)計實驗方案,制備出煤基GQDs并對其結(jié)構(gòu)性能和實際應(yīng)用進行研究。論文內(nèi)容主要分為以下三個部分:（1）以無煙煤為碳源,通過簡單的一鍋水熱法制備出黃色的GQDs。實驗優(yōu)化了制備過程的水熱時間、反應(yīng)溫度、溶質(zhì)種類和溶質(zhì)濃度等條件。通過透射電鏡、熒光光譜和紅外光譜等方法研究了GQDs的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。所得GQDs對溫度和pH均有良好的響應(yīng)。在pH=2.0到8.0的范圍內(nèi),線性為:F0/F=0.11136×pH+0.14341,R²=0.96438（F0為GQDs原有的熒光強度,F為不同條件下GQDs的熒光強度）。在pH=8.0到12.0的范圍內(nèi),線性關(guān)系符合:F0/F=-0.06552×pH+1.49859,R^2... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

GQDs的結(jié)構(gòu)示意圖

石墨烯量子點的合成方法如圖 1-2 所示，通常情況下根據(jù)起始碳材料的種類和最終產(chǎn)物尺寸的大小，GQD成路線可分為兩類：一類為自上而下（Top-down），另一類為自下而上（Bottom-up者主要是大尺寸的碳源，比如常見的有 CNT6、GR7、炭黑8、金剛石13、活性炭這些碳前驅(qū)體都具有良好的 sp2晶體結(jié)構(gòu)，但缺少有效的發(fā)射熒光的帶隙。經(jīng)過者化學(xué)法如化學(xué)氧化法14、水熱法15、微波輔助方法16和電化學(xué)法17等的處理，粒徑和表面基團得到調(diào)節(jié)，從而得到小粒徑的、表面帶有含氧官能團的 GQDs。om-up 的合成路線主要以小尺寸的有機小分子或者聚合物作為起始材料，通過熱解、碳化等過程合成尺寸較大的 GQDs。常見的方法有水熱/酸氧化18、有機物碳化微波/超聲法20等。Bottom-up 的合成方法可以更多地提供了控制 GQDs 的尺寸與機會。接下來，我們將分別從兩類路線中選取幾種典型的制備方法進行論述。

圖 1-3 電化學(xué)法從 MWCNTs 制備 GQDs 的步驟示意圖23Fig. 1-3 Diagram of electrochemical various stages for GQDs from MWCNTs231-4 所示，2017 年，Yan24用碳纖維做陽極，鉑片做陰極，當用純的離子液體（質(zhì)時，可電解得到 IL-官能化的發(fā)射藍色熒光的 GQDs。更有趣的是，當 H2分別比為 0％、15％和 30％時，可以制備出發(fā)射藍色、綠色和黃色熒光的 GQD最大發(fā)射波長分別為 435、500 和 530 nm。藍色、綠色和黃色 GQDs 的平均 2.4±0.6、3.1±0.5 和 4.2±0.5 nm，這表明 GQDs 的熒光顏色可能與量子限。藍色 GQDs 中有 BMIM+的烷基，而在綠色和黃色 GQDs 中均未發(fā)現(xiàn)，這 BMIM+的烷基對藍色 GQDs 的產(chǎn)生至關(guān)重要。因此，GQDs 發(fā)射的熒光顏色尺寸和表面的官能團共同作用。


本文編號：3376092