荧光碳量子点和石墨烯的制备及其性质研究

发布时间：2016-11-26 03:38

  本文关键词：荧光碳量子点和石墨烯的制备及其性质研究，由笔耕文化传播整理发布。

《上海大学》 2013年

荧光碳量子点和石墨烯的制备及其性质研究

杨玉星  

【摘要】：碳纳米材料是纳米材料研究中的一个重要分支。近些年来，各种新型纳米碳材料层出不穷，碳纳米管、富勒烯、碳量子点和石墨烯等碳纳米材料相继被发现。荧光碳量子点一般是指尺寸在20nm以下的碳纳米颗粒，属于零维碳纳米材料，具有稳定的化学组成、良好的生物相容性和低的细胞毒性，在取代半导体量子点成为新一代生物探针方面具有诱人的前景。石墨烯是一种由单层碳原子紧密堆积形成具有蜂窝状结构的二维碳纳米材料，由于其具有独特的物理结构和优异的性能，自2004年首次被发现便引起了人们的广泛关注。本论文重点研究了荧光碳量子点和石墨烯制备及其性能，其具体内容如下： 1.碳量子点由于尺寸较小，在制备的高温处理过程中极易发生团聚，从而使得制备的碳量子点尺寸分布不均一，荧光发射光谱半峰宽变大，严重的影响其在光学方面的应用。针对这一难题，本文以三嵌段共聚物P123为软模板，正硅酸四乙酯为硅源，以四种有机小分子（均三甲苯、邻苯二胺、菲啰啉和芘）为碳前驱体，通过软-硬模板路线合成了尺寸分布均一、大小可控的荧光碳量子点。其中，P123为软模板，使得碳前驱体进入到胶束的疏水区，二氧化硅为硬模板有效的阻止了在高温焙烧过程中碳量子点的团聚。通过选择不同的碳源，我们制备了具有不同石墨化程度、大小可控以及含有N元素的荧光碳量子点，并进一步讨论了这些因素对荧光性能的影响。 2.石墨烯量子点是指只有几个碳原子组成、结构稳定的碳纳米材料，在未来的纳电子器件、自旋器件以及光电器件中有潜在的应用价值。然而目前的研究多以氧化石墨为前驱体，需要经过一系列的化学处理才能将鳞片石墨氧化为氧化石墨，不仅耗时而且需要很多化学试剂。此外，制备的石墨烯量子点通常只具有一种荧光发射光谱（蓝色或者绿色）。本文以富勒烯为碳源，首次通过冷凝回流处理以及钝化后，制备了高荧光发射的石墨烯量子点。通过改变冷凝回流处理的温度和时间，可以有效的控制制备的石墨烯量子点的大小，进一步影响其荧光特性，使其具有不同荧光发射光谱。 3.石墨烯材料具有独特的物理结构，在电学、传热、储氢、光学等方面都有巨大的应用潜力。然而，目前常用的制备方法都存在某些不足，如制备条件要求苛刻，需要高温和复杂的仪器设备，，需要强酸或强碱处理，制备的石墨烯缺陷比较多等，极大的限制了石墨烯材料在微电子器件方面的应用。本文首次以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为软模板，四甲氧基硅烷为硬模板，有机小分子芘为碳前驱体，采用了一种软-硬模板的路线，自下而上的控制合成了高质量的石墨烯。此外，通过改变所添加的碳前驱体的质量，可以有效的控制合成的石墨烯的层数。

【关键词】：
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O613.71;TB383.1
【目录】：

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