高荧光量子产率碳点的制备及其光催化应用研究
发布时间：2021-06-12 00:18
当前,水污染问题正日渐严峻,已成为一种极为紧迫的全球危机。光催化技术已被评估为最具潜能的净化污水的途径。而成功应用光催化技术的关键在于高性能的催化材料的设计与开发。碳点（CDs）因其突出的光吸收性质,独特的发光性质和电子转移特性可作为助催化剂应用在光催化领域。近些年来,CDs基复合催化材料正活跃在该领域。然而大多数用于光催化的CDs存在光响应范围窄、电子迁移能力低等问题,导致CDs不能有效提高半导体材料的催化效率。因此设计开发高性能CDs,将其用于构建新型高效CDs基复合光催化剂具有非常重大的实际意义。基于此,本论文从优化CDs特性的角度出发,致力于开发高性能的CDs用于创建具有突出性能的CDs基复合材料,用于高效光催化降解应用。论文首先选取邻苯二甲腈作为碳源和氮源,通过新型溶剂热法合成了碳点（命名为LNCDs）。利用多种测试方法对其进行了表征,LNCDs的形貌均一,平均尺寸约为2.3 nm,主要由碳、氮两种元素组成;随后对其特性进行了研究,LNCDs显示优越的光吸收能力,发光位于长波长区域,荧光量子产率高达63%,具有高光生电子迁移能力,证实了高性能LNCDs的成功开发。采用高温直接...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CDs的制备示意图及其在Pb2+和PPi测定中的应用[23]
利用超声作用使原料均匀分散，然后转移至高温釜中，使体系在 180℃的高温下经历 24 h，再经多种纯化过程获得了绿色荧光 CQDs。合成的 CQDs 具有极好的耐温性、抗光性以及 pH 稳定性，并将其用于 Fe3+的检测。1.2.2 微波法微波法合成 CDs 具有以下几点优势：操作步骤非常简单，绿色环保，节省时间，能够有效合成性能优异的 CDs。微波法通常作为辅助法与其他策略（例如水热法或溶剂热法）结合使用来制备 CDs[25]。Omer 等[26]将微波法与溶剂热法相结合来制备 CQDs，首先将 L-精氨酸溶解在溶剂磷酸中，再加入一定量的水，经超声作用 10 min 后转移至高温釜中 200℃反应 15 h，等待混合物的温度降至常温，对其进行透析以纯化 CQDs，随后用家用的微波炉照射 CQDs 溶液 3 min，便可获得强蓝光 CQDs。采用微波辅助可显著增强 CQDs 的发光强度，同时微波辐射时间的不同将产生不同的荧光量子产率。该研究提供了一种增强光致发光量子产率的工具，这是生物应用的高度需要。
能是促使形成具有独特物化性质的小尺寸 CDs 的原因。Yoshinaga 等利用微波辅助水热法来合成 CDs，微波用来作为加热系统可以更快速、更均匀的加热反应体系，有利于优质 CDs 的形成。1.2.3 激光烧蚀法激光烧蚀法具有其独有的优势，即所用的前驱体较少、几乎不产生有毒副产物、快速合成、可通过调节激光参数来控制产物、一步纯化等。该策略的机理分为两种：热蒸发与爆炸喷射。更好的区分且深度理解这两种机制将有利于对合成材料的进一步控制[31]。Castro 等[18]通过激光烧蚀不同的咪唑离子液体获得了尺寸分别为 1.5 nm 和3.0 nm 的 C-dots。咪唑离子液体的静电层对合成的 C-dots 颗粒起到了良好的稳定作用，并且这种稳定作用在 C-dots 的形成，稳定和光致发光性质方面起到了重要作用。实验过程是利用 Nd:YAG 激光器对含有石墨粉末的咪唑离子液体进行激光照射 2 h，照射后的溶液呈现深褐色，通过离心去除悬浮在溶液中的较大颗粒，便可获得所需的 C-dots，示意图如图 1-3 所示。
本文编号：3225556
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CDs的制备示意图及其在Pb2+和PPi测定中的应用[23]
利用超声作用使原料均匀分散，然后转移至高温釜中，使体系在 180℃的高温下经历 24 h，再经多种纯化过程获得了绿色荧光 CQDs。合成的 CQDs 具有极好的耐温性、抗光性以及 pH 稳定性，并将其用于 Fe3+的检测。1.2.2 微波法微波法合成 CDs 具有以下几点优势：操作步骤非常简单，绿色环保，节省时间，能够有效合成性能优异的 CDs。微波法通常作为辅助法与其他策略（例如水热法或溶剂热法）结合使用来制备 CDs[25]。Omer 等[26]将微波法与溶剂热法相结合来制备 CQDs，首先将 L-精氨酸溶解在溶剂磷酸中，再加入一定量的水，经超声作用 10 min 后转移至高温釜中 200℃反应 15 h，等待混合物的温度降至常温，对其进行透析以纯化 CQDs，随后用家用的微波炉照射 CQDs 溶液 3 min，便可获得强蓝光 CQDs。采用微波辅助可显著增强 CQDs 的发光强度，同时微波辐射时间的不同将产生不同的荧光量子产率。该研究提供了一种增强光致发光量子产率的工具，这是生物应用的高度需要。
能是促使形成具有独特物化性质的小尺寸 CDs 的原因。Yoshinaga 等利用微波辅助水热法来合成 CDs，微波用来作为加热系统可以更快速、更均匀的加热反应体系，有利于优质 CDs 的形成。1.2.3 激光烧蚀法激光烧蚀法具有其独有的优势，即所用的前驱体较少、几乎不产生有毒副产物、快速合成、可通过调节激光参数来控制产物、一步纯化等。该策略的机理分为两种：热蒸发与爆炸喷射。更好的区分且深度理解这两种机制将有利于对合成材料的进一步控制[31]。Castro 等[18]通过激光烧蚀不同的咪唑离子液体获得了尺寸分别为 1.5 nm 和3.0 nm 的 C-dots。咪唑离子液体的静电层对合成的 C-dots 颗粒起到了良好的稳定作用，并且这种稳定作用在 C-dots 的形成，稳定和光致发光性质方面起到了重要作用。实验过程是利用 Nd:YAG 激光器对含有石墨粉末的咪唑离子液体进行激光照射 2 h，照射后的溶液呈现深褐色，通过离心去除悬浮在溶液中的较大颗粒，便可获得所需的 C-dots，示意图如图 1-3 所示。
本文编号：3225556
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