类石墨烯量子点的制备及其在传感检测方面的研究

发布时间：2020-03-26 14:19

【摘要】：类石墨烯量子点不仅保持了原材料的优异特性,还因为具有量子限域、边界效应表现出了新的特性。传统的半导体量子点虽具有良好的发光性,但因其大多含有重金属,在制备生产以及使用过程中容易对环境造成严重的破坏,进而限制了其在传感检测领域的实际应用。类石墨烯量子点不仅具有很好的生物兼容性、还具有良好的光稳定性、易于实现表面改性、成本低易于大规模制备等特点,在生物传感检测领域具有很大的应用潜力。通过柠檬酸聚合以及液相剥离制备类石墨烯量子点,通过形貌表征、光学性能表征的方法,围绕类石墨烯量子点在微量传感检测领域开展研究。具体研究内容如下:(1)采用柠檬酸缩合的方法制备石墨烯量子点,再利用原位生长法制备石墨烯量子点与金纳米颗粒复合物,利用石墨烯量子点/金纳米颗粒复合物修饰玻碳电极,研究修饰层导电性。并利用该种修饰电极对溶液中的邻苯二酚进行微量检测,最低检测限达到0.87 μM。(2)利用简单一步超声剥离法制备二硫化钨量子点,并研究其荧光强度在不同pH条件下的稳定性,研究发现在pH 5～9范围内具有很好的稳定性。采用二硫化钨量子点作为检测多巴胺荧光探针,探究二硫化钨量子点对多巴胺的微量检测性能,研究发现二硫化钨量子点的荧光强度与多巴胺浓度呈负相关,最低检测极限达到3.3 μM。(3)首先利用锂离子插层法制备二硫化钨纳米片前驱体,并利用超声剥离法制备二硫化钨量子点,研究该种方法制备的二硫化钨量子点的光学性质,研究发现量子点荧光产生20 nm的蓝移。进一步探究了二硫化钨量子点荧光被铜离子猝灭的机制,并得到铜离子的检测限为0.4 μM。
【图文】：

石墨,富勒烯,碳纳米管,基本单元

原体生物系统、高储能电池和超级电容器、过滤材料、轻质强力复合物以及光子逡逑和光电子学应用等［７，邋１０－１４］。石墨烯已经被人们广泛的认为是其他碳同素异形体逡逑（零纬的富勒烯、一维的碳纳米管和三维结构的石墨）的基础材料状态。图１－１逡逑为二维的石墨烯层演化成富勒烯、碳纳米管和石墨的示意图［９］，碳原子构成的逡逑零位富勒烯可以是空心球状，椭圆球状，管状或者其他形状，这些形状结构均可逡逑以由单层石墨烯通过卷曲得到；碳纳米管可以由层状石墨烯通过卷曲成准一维管逡逑状结构得到，，并且根据碳纳米管状壁层数可以分为单壁纳米管和多壁纳米管；三逡逑维石墨可以由层状的二维石墨烯基本单元通过弱的范德瓦尔斯力堆叠而成。在逡逑２00４年之前，科学家们普遍认为单纯的二维层状石墨烯由于其边缘具有高能量逡逑悬挂键和易发生自卷曲的结构存在，并不能够在自由状态下稳定的存在，直到逡逑Ａｎｄｒｅ邋Ｇｅｉｍ和Ｋｏｓｔｙａ邋Ｎｏｖｏｓｅｌｏｖ在曼彻斯特大学用胶带从石墨上成功剥尚出石逡逑墨烯单层，如图１－２所示，为键长０．１４ｎｍ的石墨烯透射电镜表征图，从而证明逡逑了像石墨烯这种单原子层的二维材料可以在自然界中稳定存在［１５］。其二人也因逡逑此获得了邋２０１０年诺贝尔物理学奖，极大的拓宽了纳米材料研究的领域。逡逑２逡逑

示意图,石墨,表征图,键长

％逦ｍ逡逑ｆ愚灥逡逑图１－１以二维石墨烯为基本单元构建富勒烯、碳纳米管、石墨［９］逡逑Ｆｉｇ邋１－１邋Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｆｕｌｌｅｒｅｎｅｓ，邋ｎａｎｏｔｕｂｅｓ邋ａｎｄ邋ｇｒａｐｈｉｔｅ邋ｆｒｏｍ邋ｇｒａｐｈｅｎｅ逡逑石墨烯到目前已经被广泛的应用到了各个领域，例如：纳米电子学、细菌病逡逑原体生物系统、高储能电池和超级电容器、过滤材料、轻质强力复合物以及光子逡逑和光电子学应用等［７，邋１０－１４］。石墨烯已经被人们广泛的认为是其他碳同素异形体逡逑（零纬的富勒烯、一维的碳纳米管和三维结构的石墨）的基础材料状态。图１－１逡逑为二维的石墨烯层演化成富勒烯、碳纳米管和石墨的示意图［９］，碳原子构成的逡逑零位富勒烯可以是空心球状，椭圆球状，管状或者其他形状，这些形状结构均可逡逑以由单层石墨烯通过卷曲得到；碳纳米管可以由层状石墨烯通过卷曲成准一维管逡逑状结构得到，并且根据碳纳米管状壁层数可以分为单壁纳米管和多壁纳米管；三逡逑维石墨可以由层状的二维石墨烯基本单元通过弱的范德瓦尔斯力堆叠而成。在逡逑２00４年之前，科学家们普遍认为单纯的二维层状石墨烯由于其边缘具有高能量逡逑悬挂键和易发生自卷曲的结构存在
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;O657.3

【参考文献】