碳基纳米材料的设计、合成及光学性质研究

发布时间：2017-08-27 11:15

  本文关键词：碳基纳米材料的设计、合成及光学性质研究

  更多相关文章： 碳点 催化氧化 检测 非线性光学 激光

【摘要】：碳基纳米材料具有独特的结构和物理化学性质,在光催化、检测和光电器件等领域有广泛的应用前景。然而,对于碳点的光化学性质还不是十分清楚;碳点的非线性光学性质研究更是比较少见,仍需要我们努力去探索。本论文从探索碳点的性质出发,研究了其在光照条件下的催化活性和葡萄糖检测上的应用,并进一步研究了碳点的非线性光学性质。本论文的主要工作内容如下:1、以硝酸铜和碳点(CQDs)为原料,通过简单的湿化学方法制备了铜纳米颗粒/碳点复合物(Cu/CQDs)。以叔丁基过氧化氢作为氧化剂,在60℃温和条件下,Cu/CQDs对环己烷展现出高效的光催化氧化活性。经过48 h反应,环己烷的转化率达到50.2%,环己酮的选择性为78.3%。实验证明,Cu/CQDs高效的光催化活性归因于铜纳米颗粒和碳点的协同作用。Cu/CQDs复合物作为催化剂有以下三个优点:(1)合成Cu/CQDs复合物的方法简单易操作,制备过程不需要复杂的仪器设备和工艺;(2)选用的原材料廉价;(3)环己烷氧化反应不需要高温高压。2、以聚乙二醇为碳源,采用碱辅助的电化学方法制备了强荧光碳点(量子产率为12%)。利用制备的碳点作为荧光探针,实现了对葡萄糖的无标记检测,其检测限为1 nM。这种检测葡萄糖的方法具有高选择性和高灵敏性。其检测机理为:葡萄糖氧化酶催化葡萄糖反应产生的H_2O_2可以有效地增强碳点的荧光。3、以C_3N_4为原料,采用回流的方法制备了氮掺杂的碳点(N-CDs)。N-CDs溶液(浓度为0.63 g·L-1)在波长为532 nm、脉冲宽度分别为4 ns和21 ps的激光激发下均有较强非线性响应,三阶非线性系数χ~(3)分别为12.5×10-12和0.725×10-12esu。实验证明,N-CDs表面的含氧官能团能够显著影响N-CDs的非线性光学性质。4、以石墨棒为碳源,利用电化学腐蚀的方法制备了不同尺寸的碳点。在波长为532 nm的脉冲激光(脉冲宽度为4 ns)激发下,利用Z-scan测试技术研究了碳点的非线性光学性质。研究表明,其非线性效应与颗粒尺寸有强烈的依赖关系,同时,碳点表面的羧基能够显著影响其三阶非线性系数χ~(3)。
【关键词】：碳点 催化氧化 检测 非线性光学 激光
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-28
• 1.1 碳基纳米材料的概述10-11
• 1.2 碳点的研究进展11-20
• 1.2.1 碳点的简介11-13
• 1.2.2 碳点的合成方法13-15
• 1.2.3 碳点的应用15-20
• 1.3 本论文的选题思路与主要研究内容20-21
• 1.4 参考文献21-28
• 第二章 铜纳米颗粒/碳点复合物作为绿色光催化剂用于环己烷的高效催化氧化28-44
• 2.1 前言28-29
• 2.2 实验29-30
• 2.2.1 试剂与表征29
• 2.2.2 碳点（CQDs）的制备29
• 2.2.3 铜纳米颗粒（CuNPs）的制备29-30
• 2.2.4 Cu/CQDs复合物的制备30
• 2.2.5 Cu O/CQDs复合物的制备30
• 2.2.6 Cu/CQDs作为光催化剂的环己烷氧化实验30
• 2.2.7 反应活性基团捕获实验30
• 2.3 结果与讨论30-40
• 2.3.1 Cu/CQDs复合物的表征30-33
• 2.3.2 Cu/CQDs催化活性的检测33-37
• 2.3.3 反应机制的研究37-40
• 2.4 结论40
• 2.5 参考文献40-44
• 第三章 无标记的碳点作为荧光探针用于葡萄糖的超灵敏检测44-61
• 3.1 前言44-45
• 3.2 实验45-47
• 3.2.1 试剂与表征45-46
• 3.2.2 碳点的合成46-47
• 3.3 结果与讨论47-57
• 3.3.1 碳点的表征47-52
• 3.3.2 碳点对葡萄糖的检测52-53
• 3.3.3 检测机理研究53-55
• 3.3.4 检测特异性研究55-57
• 3.4 结论57
• 3.5 参考文献57-61
• 第四章 氮掺杂碳点的表面增强非线性光学性质61-75
• 4.1 前言61
• 4.2 实验61-63
• 4.2.1 试剂与表征61-62
• 4.2.2 N-CDs的合成与荧光量子产率计算62
• 4.2.3 Z-scan测试62-63
• 4.3 结果与讨论63-71
• 4.3.1 N-CDs的表征63-66
• 4.3.2 N-CDs的Z-scan测试66-71
• 4.4 结论71
• 4.5 参考文献71-75
• 第五章 羧基影响下碳点的三阶非线性光学性质75-92
• 5.1 前言75-76
• 5.2 实验76-79
• 5.2.1 试剂与表征76
• 5.2.2 CNDs1-4 的合成76
• 5.2.3 CNDs的还原76
• 5.2.4 CNDs 表面羧基/羟基数量的测定76-77
• 5.2.5 CNDs表面含氧量的计算77
• 5.2.6 Z-scan测试77-79
• 5.3 结果与讨论79-89
• 5.3.1 CNDs的表征79-85
• 5.3.2 CNDs的Z-scan测试85-87
• 5.3.3 CNDs还原后的表征87-89
• 5.4 结论89
• 5.5 参考文献89-92
• 第六章 总结92-93
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论文93-95
• 致谢95-96

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杜仕国,施冬梅,邓辉;纳米材料的特异效应及其应用[J];自然杂志;2000年02期

2 ;纳米材料 新世纪的黄金材料[J];城市技术监督;2000年10期

3 ;什么是纳米材料[J];中国粉体技术;2000年05期

4 邹超贤;纳米材料的制备及其应用[J];广西化纤通讯;2000年01期

5 吴祖其;纳米材料[J];光源与照明;2000年03期

6 ;纳米材料的特性与应用方向[J];河北陶瓷;2000年04期

7 沈青;纳米材料的性能[J];江苏陶瓷;2000年01期

8 李良训;纳米材料的特性及应用[J];金山油化纤;2000年01期

9 刘冰,任兰亭;21世纪材料发展的方向—纳米材料[J];青岛大学学报(自然科学版);2000年03期

10 刘忆,刘卫华,訾树燕,王彦芳;纳米材料的特殊性能及其应用[J];沈阳工业大学学报;2000年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王少强;邱化玉;;纳米材料在造纸领域中的应用[A];'2006（第十三届）全国造纸化学品开发应用技术研讨会论文集[C];2006年

2 宋云扬;余涛;李艳军;;纳米材料的毒理学安全性研究进展[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年

3 ;全国第二届纳米材料和技术应用会议[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2001年

4 钟家湘;葛雄章;刘景春;;纳米材料改造传统产业的实践与建议[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2001年

5 高善民;孙树声;;纳米材料的应用及科研开发[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2001年

6 ;全国第二届纳米材料和技术应用会议[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集（下卷）[C];2001年

7 金一和;孙鹏;张颖花;;纳米材料的潜在性危害问题[A];中国毒理学通讯[C];2001年

8 张一方;吕毓松;任德华;陈永康;;纳米材料的二种制备方法及其特征[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年

9 古宏晨;;纳米材料产业化重大问题及共性问题[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2003年

10 马玉宝;任宪福;;纳米科技与纳米材料[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2003年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 周建人;我国出台首批纳米材料国家标准[N];中国建材报;2005年

2 记者 王阳;上海形成纳米材料测试服务体系[N];上海科技报;2004年

3 ;纳米材料七项标准出台[N];世界金属导报;2005年

4 通讯员 韦承金邋记者 冯国梧;纳米材料也可污染环境[N];科技日报;2008年

5 廖联明;纳米材料 利弊皆因个头小[N];健康报;2009年

6 卢水平;院士建议开展纳米材料毒性研究[N];中国化工报;2009年

7 郭良宏 中国科学院生态环境研究中心研究员 江桂斌 中国科学院院士;纳米材料的环境应用与毒性效应[N];中国社会科学报;2010年

8 记者 任雪梅　莫璇;中科院纳米材料产业园落户佛山[N];佛山日报;2011年

9 实习生 高敏;纳米材料：小身材涵盖多领域[N];科技日报;2014年

10 本报记者 李军;纳米材料加速传统行业升级[N];中国化工报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 杨杨;功能化稀土纳米材料的合成及其生物成像应用[D];复旦大学;2014年

2 王艳丽;基于氧化钛和氧化锡纳米材料的制备及其在能量存储中的应用[D];复旦大学;2014年

3 吴勇权;含铕稀土纳米材料的功能化及其生物成像应用研究[D];复旦大学;2014年

4 曹仕秀;二硫化钨(WS_2)纳米材料的水热合成与光吸收性能研究[D];重庆大学;2015年

5 廖蕾;基于功能纳米材料的电化学催化研究[D];复旦大学;2014年

6 胥明;一维氧化物、硫化物纳米材料的制备，功能化与应用[D];复旦大学;2014年

7 李淑焕;纳米材料亲疏水性的实验测定与计算预测[D];山东大学;2015年

8 范艳斌;亚细胞水平靶向的纳米材料的设计、制备与应用[D];复旦大学;2014年

9 丁泓铭;纳米粒子与细胞相互作用的理论模拟研究[D];南京大学;2015年

10 骆凯;基于金和石墨烯纳米材料的生物分子化学发光新方法及其应用[D];西北大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 向芸颉;卟啉纳米材料的制备及其应用研究[D];重庆大学;2010年

2 张洁;ZnO基纳米材料的制备及其性质研究[D];安徽大学;2015年

3 温俊涛;磷化钴纳微米材料的合成及性能研究[D];陕西科技大学;2015年

4 张洲;电荷转移盐杂化纳米材料的可控制备和性质的研究[D];燕山大学;2015年

5 韩林;铂基异质结构纳米材料及其电催化性能[D];中国地质大学(北京);2015年

6 程莎;可控形貌氧化铝的制备及吸附性能的研究[D];陕西科技大学;2015年

7 陈中辉;聚合物纳米材料的合成及其对有机染料吸附性能的研究[D];郑州大学;2015年

8 宋懿朋;一种多功能聚合物纳米材料的生物学效应的研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2015年

9 张文涛;食品功能因子/二维纳米材料复合物的制备及其抗肿瘤活性研究[D];西北农林科技大学;2015年

10 万丹;基于功能性纳米材料的肽组学富集及蛋白质高效酶解的新方法研究[D];复旦大学;2014年

，

本文编号：745409