新型碳量子点结构及纳米转角石墨烯结构的碳材料
发布时间：2021-03-08 01:33
碳量子点是纳米材料领域一种备受关注的发光材料,由于合成方法多种多样,碳量子点结构多样,特别很多具有晶体结构的碳纳米点与常规报道的很多石墨结构不同,且未被进行详细的研究,在其中可能存在很多未被发现的新型碳结构。在本文中,通过柠檬酸为碳源,水热条件下合成的碳量子点具有一种面心立方（fcc）的碳结构,且具有良好的结晶性,尺寸在5nm内,平均尺寸为2.8nm。这种碳结构主要由sp3碳为主的C-C键构成,表面含氧官能团使碳量子点存在少量的sp2碳,碳量子点在水溶液中表现出微弱的荧光特性,荧光量子产率低于1%;但通过N掺杂的方法,我们得到了与这种碳量子点具有相同核心结构的高效荧光特性的氮掺杂碳量子点（荧光量子产率高于40%）。氮掺杂碳量子点是由简单的溶剂热法制备的,具有面心立方结构（FCC）核心,荧光颜色范围从橙色到红色,且其发光机制与其面心立方核心结构相关。EELS结果显示sp2N原子（弱键合或非键合氮原子）与核心或核心与表面之间的界面处的fcc碳骨架的周围碳原子形成共轭sp2-结构,这种结构会影响带隙结构并导致长波长发射。随着sp2N原子含量的增加,CQDs发射波长显示红移。石墨烯通过层间的堆...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１碳同位Ｍ??
Ｆｉｇ．１－４?Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｉｅｓ?ｆｏｒ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ?ｃａｒｂｏｎ?ｄｏｔｓ?（ＣＤｓ）＊２９１??图１－４碳董子点合成方法??１．４．２自下而上法??自下而上主要有燃烧法、热解法、模板法、微波法、超声波法、水热或溶剂法等。热??解法主要利用高温高压的水热环境，将碳源中的碳前体通过裂解等过程制备成碳量子点。??２０１０年，Ｐａｎ等［３（）］用热解法合成的碳量子点的相对荧光量子产率达到３１．６°／。，而碳量子??点在Ｎ２或空气中退火后，量子产率可分别提升到３６．２％和４０．６％。Ｌｉｕ［３ｌ］等以蜡烛灰为??碳源，将其与硝酸混合，通过加热回流得到均匀的黑色溶液，再经离心、凝胶电泳分离等??后处理得到粒径约ｌｎｍ的荧光碳量子点，且不同粒径碳点的发射波长也不同；其他的研??究人员还有从天然气燃烧得到的碳黑、油烟、煤油灯黑及石蜡油灰分等中制备出了荧光碳??量子点。［３Ｗ６］２０１４年，Ｑｕ等［３７１用微波辅助热法制备得到两种碳量子点，一种发射蓝光，??荧光量子产率为１５％，另一种为绿光，荧光量子产率达到３６％。水热法或溶剂热法是一祌??比较常用的自下而上制备碳量子点的方法。Ｑｕ等Ｍ则同样以柠檬酸和尿素为原料在ＤＭＦ??
ＣＱＤｓ?ｒｅｆｌｕｘｅｄ?ｉｎ?ｎｉｔｒｉｃ?ａｃｉｄ?ｔｏ?ｅｎｓｕｒｅ?ｃｏｍｐｌｅｔｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｏｘｉｄａｔｉｏｎ?（ｄ）?Ｃｕｒｒｅｎｔ－ｖｏｌｔａｇｅ??ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｏｆ?ａｑｕｅｏｕｓ?ＣＱＤ－ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｉｌ１８０１??图１－１０?（ａ）?ＣＱＤ与致敏化的Ｔｉ〇２纳米颗粒结合（ｂ）?ＣＱＤ薄膿在石英衬底上的ＵＶ－Ｖｉｓ－ＮＩＲ??吸收光谱（ｃ）由ＣＱＤ制备的ＣＱＤ致敏化的太阳能电池的电流－电压特性（利用ＣＱＤ水溶??液在硝酸中回流以确保完全其表面氧化）（ｄ）?ＣＱＤ致敏太阳能电池的电流－电压特性??（４）生化检测??碳量子点的荧光性能受环境ｐＨ值的影响，对许多金属离子也有荧光淬灭效应，因此??也有人将其应用于生化检测。如Ｗａｎｇ等［８２：｜通过光激发碳量子点和硝酸银的水溶液，可??将Ａｇ＋还原成Ａｇ，通过快速增长的Ａｇ表面等离子吸收峰来确认Ａｇ的生成。。？３！＾等［８５］??用苹果酸和乙二胺为前体，通过微波法制备的碳点，发现其荧光会被Ｃｕ２＋淬灭，之后通过??逐渐加入鸟嘌呤，荧光可以逐渐恢复并在１．３１＞＜丨〇－８至７．２７ｘｌ（Ｔ７ｍ〇ｌ／Ｌ范围内线性变化，检??测极限可达〇．６７ｘ?１?〇＿８ｍｏｌ／Ｌ
本文编号：3070175
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１碳同位Ｍ??
Ｆｉｇ．１－４?Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｉｅｓ?ｆｏｒ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ?ｃａｒｂｏｎ?ｄｏｔｓ?（ＣＤｓ）＊２９１??图１－４碳董子点合成方法??１．４．２自下而上法??自下而上主要有燃烧法、热解法、模板法、微波法、超声波法、水热或溶剂法等。热??解法主要利用高温高压的水热环境，将碳源中的碳前体通过裂解等过程制备成碳量子点。??２０１０年，Ｐａｎ等［３（）］用热解法合成的碳量子点的相对荧光量子产率达到３１．６°／。，而碳量子??点在Ｎ２或空气中退火后，量子产率可分别提升到３６．２％和４０．６％。Ｌｉｕ［３ｌ］等以蜡烛灰为??碳源，将其与硝酸混合，通过加热回流得到均匀的黑色溶液，再经离心、凝胶电泳分离等??后处理得到粒径约ｌｎｍ的荧光碳量子点，且不同粒径碳点的发射波长也不同；其他的研??究人员还有从天然气燃烧得到的碳黑、油烟、煤油灯黑及石蜡油灰分等中制备出了荧光碳??量子点。［３Ｗ６］２０１４年，Ｑｕ等［３７１用微波辅助热法制备得到两种碳量子点，一种发射蓝光，??荧光量子产率为１５％，另一种为绿光，荧光量子产率达到３６％。水热法或溶剂热法是一祌??比较常用的自下而上制备碳量子点的方法。Ｑｕ等Ｍ则同样以柠檬酸和尿素为原料在ＤＭＦ??
ＣＱＤｓ?ｒｅｆｌｕｘｅｄ?ｉｎ?ｎｉｔｒｉｃ?ａｃｉｄ?ｔｏ?ｅｎｓｕｒｅ?ｃｏｍｐｌｅｔｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｏｘｉｄａｔｉｏｎ?（ｄ）?Ｃｕｒｒｅｎｔ－ｖｏｌｔａｇｅ??ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｏｆ?ａｑｕｅｏｕｓ?ＣＱＤ－ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｉｌ１８０１??图１－１０?（ａ）?ＣＱＤ与致敏化的Ｔｉ〇２纳米颗粒结合（ｂ）?ＣＱＤ薄膿在石英衬底上的ＵＶ－Ｖｉｓ－ＮＩＲ??吸收光谱（ｃ）由ＣＱＤ制备的ＣＱＤ致敏化的太阳能电池的电流－电压特性（利用ＣＱＤ水溶??液在硝酸中回流以确保完全其表面氧化）（ｄ）?ＣＱＤ致敏太阳能电池的电流－电压特性??（４）生化检测??碳量子点的荧光性能受环境ｐＨ值的影响，对许多金属离子也有荧光淬灭效应，因此??也有人将其应用于生化检测。如Ｗａｎｇ等［８２：｜通过光激发碳量子点和硝酸银的水溶液，可??将Ａｇ＋还原成Ａｇ，通过快速增长的Ａｇ表面等离子吸收峰来确认Ａｇ的生成。。？３！＾等［８５］??用苹果酸和乙二胺为前体，通过微波法制备的碳点，发现其荧光会被Ｃｕ２＋淬灭，之后通过??逐渐加入鸟嘌呤，荧光可以逐渐恢复并在１．３１＞＜丨〇－８至７．２７ｘｌ（Ｔ７ｍ〇ｌ／Ｌ范围内线性变化，检??测极限可达〇．６７ｘ?１?〇＿８ｍｏｌ／Ｌ
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