硼氮共掺杂石墨烯量子点及其复合材料对重金属离子的检测

发布时间：2023-04-21 21:20

　　石墨烯量子点(Graphene quantum dots,GQDs)作为一种横向尺寸在100 nm以下的准零维碳纳米材料,已经成为碳材料大家族中瞩目的焦点。由于它具有独特的光电性质、生物低毒性、良好的水溶性,高的光稳定性以及绿色环保等杰出的优势,它能够在构建化学传感器、生物成像、光电器件等领域有着巨大的应用前景。我们知道原始的GQDs的结构表面存在着大量的缺陷,荧光量子产率(QY)也很低。为了改变这种现状并拓展GQDs在传感器领域的应用,我们通过引入杂原子硼和氮将它们成功地掺杂到GQDs的框架中,彻底地改变了原始GQDs的电子特性、显著地改善了GQDs表面缺陷多、荧光QY低,活性位点少等一系列问题。本论文主要围绕通过采用“自下而上”法和“自上而下”法来合成硼氮共掺杂石墨烯量子点(B,N-GQDs),以及B,N-GQDs和天然多糖壳聚糖(CS)复合材料的合成,并对它们的结构特征,光学性质,电化学性能及其在重金属离子检测等方面开展了详尽地研究。此外,本论文的研究内容都具有较强的新颖性,为其他研究者在基于B,N-GQDs及其复合材料构建传感器应用于重金属离子的检测起到了抛砖引玉的作用。(1)...

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 碳材料的发展历程
        1.1.1 石墨
        1.1.2 氧化石墨烯
        1.1.3 石墨烯量子点
    1.2 石墨烯量子点概述
        1.2.1 石墨烯量子点的性质
        1.2.2 石墨烯量子点的合成
    1.3 石墨烯量子点的改性
        1.3.1 异种元素的掺杂
        1.3.2 复合材料
    1.4 石墨烯量子点及其复合材料的应用
        1.4.1 传感器
        1.4.2 生物成像
        1.4.3 能源领域
        1.4.4 光电催化
    1.5 本课题的选题意义及研究内容
        1.5.1 选题意义
        1.5.2 研究内容
第2章 实验药品和仪器
    2.1 实验药品
    2.2 仪器及设备
    2.3 样品表征与性能测试
        2.3.1 透射电子显微镜的表征
        2.3.2 原子力显微镜的表征
        2.3.3 X射线光电子能谱的表征
        2.3.4 拉曼光谱的表征
        2.3.5 X-射线粉末衍射的表征
        2.3.6 荧光光谱的表征
        2.3.7 傅立叶红外光谱的表征
        2.3.8 紫外-可见吸收光谱的表征
        2.3.9 扫描电子显微镜的表征
        2.3.10 电化学分析的表征
        2.3.11 热重的表征
第3章 自下而上法合成高荧光的硼氮共掺杂石墨烯量子点用于重金属汞离子的高灵敏和高选择性检测
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 B,N-GQDs的合成
        3.2.2 PLQY的测量
        3.2.3 重金属Hg²⁺的荧光检测
        3.2.4 真实水样中重金属Hg²⁺的检测
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 B,N-GQDs的结构表征
        3.3.2 B,N-GQDs光学性质
        3.3.3 B,N-GQDs对重金属Hg²⁺的选择性
        3.3.4 建立用于检测重金属Hg²⁺的荧光传感器
        3.3.5 响应机制
        3.3.6 真实水样的分析
    3.4 本章小结
第4章 自上而下法合成的硼氮共掺杂石墨烯量子点用于重金属汞离子的高灵敏性检测
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 GO的制备
        4.2.2 B,N-GQDs的合成及其形成机理
        4.2.3 PLQY的测量
        4.2.4 重金属Hg²⁺的荧光检测
        4.2.5 真实水样中重金属Hg²⁺的检测
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 B,N-GQDs的结构表征
        4.3.2 B,N-GQDs的光学性质
        4.3.3 B,N-GQDs对重金属Hg²⁺的选择性
        4.3.4 建立用于检测重金属Hg²⁺的荧光传感器
        4.3.5 响应机制
        4.3.6 真实水样的分析
    4.4 本章小结
第5章 硼氮共掺杂石墨烯量子点与壳聚糖的复合材料用于重金属铜离子的检测
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 B,N-GQDs/CS复合材料的合成
        5.2.2 B,N-GQDs/CS复合材料修饰电极的制备
        5.2.3 溶液的配制
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 B,N-GQDs/CS复合材料的结构表征
        5.3.2 电化学性能分析
        5.3.3 不同材料修饰的电极用于重金属Cu²⁺的电化学检测的性能比较
        5.3.4 干扰离子对重金属Cu²⁺检测的影响
        5.3.5 性能的优化
        5.3.6 不同浓度重金属Cu²⁺的电化学性能检测
        5.3.7 重现性测试
        5.3.8 响应机制
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 主要结论和创新点
        6.1.1 主要结论
        6.1.2 论文创新点
    6.2 展望
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
致谢



本文编号：3796271