基于水滑石限域效应制备单层石墨烯量子点及光学传感应用研究

发布时间：2017-11-06 00:18

  本文关键词：基于水滑石限域效应制备单层石墨烯量子点及光学传感应用研究

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【摘要】：石墨烯量子(GQDs)点由于强荧光,抗光漂白性强,在光电学、传感分析方面有广泛的应用。但是目前,其发光机理研究尚不明确,这主要是由于在获取石墨烯量子点的结构和准确化学组成上面临困境。水滑石(LDHs)作为一种层状纳米材料,其限域空间可以控制纳米材料的合成以及产物分布。此外,层间主客体的相互作用可以提高插层荧光材料的荧光性质。因此,基于水滑石特殊的限域效应,本研究制备了结构可控的单层石墨烯量子点,并对其发光机理及应用进行研究。主要研究内容如下：1、将石墨烯量子点前驱体柠檬酸插入水滑石层间,原位水热碳化制备单层、均一的石墨烯量子点。通过X射线光电子能谱分析(XPS)、核磁、质谱等表征研究单层石墨烯量子点(S-GQDs)的结构、化学组成。研究表明,合成的石墨烯量子点具有多环芳香共轭骨架及特殊边缘结构,其荧光性质来源于刚性7π共轭平面结构。此外,理论计算也进一步阐述了石墨烯量子点的发光性质和其化学结构之间的联系。本研究不仅提供了一种利用限域空间控制合成碳纳米材料的方法,同时,还利用实验和理论计算研究了石墨烯量子点结构与光致发光机理之间的联系。2、利用水滑石二维限域空间作为纳米反应器、石墨烯量子点作为荧光探针,构建了一种新型石墨烯量子点水滑石(GQD-LDHs)复合荧光传感器。水滑石二维限域空间控制石墨烯量子点的分布并提供了一个稳定的微环境。水滑石限域效应有效地降低了干扰-羟自由基(·OH)的扩散速率,从而使其在扩散进入水滑石层间的过程中湮灭。石墨烯量子点水滑石复合传感器可以选择性检测二氧化氮并且不受其它活性氧干扰,检测限为90 nM,线性范围在0.1-10μM。在此基础上,开发并制备出便携式检测试纸用于二氧化氮气体检测。本研究开创了一种利用无机层状材料限域效应提高传感器选择性的新思路。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O613.71;O657.3

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