二硫化钼量子点的荧光性质以及对铜离子检测的研究

发布时间：2020-11-15 21:13

　　 二硫化钼量子点因其尺寸小于1Onm,具有小尺寸效应和边界效应,从而产生光致发光,可以应用在生物成像、荧光检测、光催化及光伏器件等领域。目前,二硫化钼量子点荧光的机理及精确控制等研究较少且处于摸索阶段。本论文从二硫化钼量子点的制备出发,通过改变合成条件,调控荧光的峰位、强度及荧光量子效率,并研究了二硫化钼量子点在检测铜离子方向的应用。本文主要开展了以下工作:(1)以钼酸钠为钼源、L-半胱氨酸为硫源,采用自下而上的方法合成二硫化钼量子点,对形貌和结构进行了表征,证实了我们合成的材料是MoS2QDs,并统计了量子点的尺寸,其尺寸分布在1-4.5nm之间,且平均尺寸大约为2.5nm,分布较为均匀。(2)探究了二硫化钼量子点的光致发光。MoS2QDs的发射峰位会随着激发波长的增加发生红移,具有激发波长依赖性。而且在短时间的紫外光照下,荧光强度几乎不会发生衰减,为之后的荧光传感应用提供了可靠性的依据。(3)探究不同实验条件对二硫化钼量子点的荧光性质及其荧光量子效率的影响。通过改变钼硫源比例、水热时间、水热温度和反应系统的酸碱度来优化合成条件,提高二硫化钼的荧光量子效率。当钼硫源比例为1:2,水热时间为26h,温度为180℃时,荧光量子效率最高,达到37%。(4)提出采用二硫化钼量子点检测铜离子的检测方法。研究了引入的铜离子浓度与量子点荧光淬灭程度的关系,铜离子为0-1μm范围内,铜离子的浓度与荧光淬灭程度成正比关系,并给出拟合曲线。通过计算得到检测极限为0.098 μm,相比于之前报道中石墨烯检测铜离子的检测极限0.226μm,二硫化钼量子点对于铜离子的敏感性更高。而且,检测过程对PH没有依赖性。实验中还研究了二硫化钼量子点荧光强度的选择性,其他离子的存在不会对实验造成干扰。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O657.3
【部分图文】：

１．１二维材料的研究现状??１．１．１石墨烯的概述??如图１－１所示，石墨烯是一种二维（２Ｄ）晶体，是由碳原子的单层排列在具有??六元环的蜂窝状网络中的。在过去的十年中，由于其独特的物理，化学和机械性能，??［２，３］己成为迅速崛起的新型材料，这些优异的性能也表明了它具有各个领域技术应??用的巨大潜力。［４￣６］??从结构上来说，石墨烯是富勒烯（０维）、碳纳米管（１维）、石墨（３维）的??基本组成单元，如图１－２为二维石墨烯层演化为富勒烯、碳纳米管和石墨的示意??图，［７］碳原子构成的零维富勒烯可以是空心球状、椭圆球状、管状或者其他形状，??这些形状均可有单层石墨烯卷曲可得；碳纳米管可以由单层的石墨烯通过卷曲成??准一维管状结构得到，并且根据碳纳米管状壁层数可以分为单层纳米管和多层纳??米管；少层石墨可以由单层的石墨烯单元通过微弱的范德瓦尔斯力叠加形成。［８＿１￡）］??图１－１石墨烯的基本结构示意图??Ｆｉｇ?１－１?Ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｍｅ??

１．１二维材料的研究现状??１．１．１石墨烯的概述??如图１－１所示，石墨烯是一种二维（２Ｄ）晶体，是由碳原子的单层排列在具有??六元环的蜂窝状网络中的。在过去的十年中，由于其独特的物理，化学和机械性能，??［２，３］己成为迅速崛起的新型材料，这些优异的性能也表明了它具有各个领域技术应??用的巨大潜力。［４￣６］??从结构上来说，石墨烯是富勒烯（０维）、碳纳米管（１维）、石墨（３维）的??基本组成单元，如图１－２为二维石墨烯层演化为富勒烯、碳纳米管和石墨的示意??图，［７］碳原子构成的零维富勒烯可以是空心球状、椭圆球状、管状或者其他形状，??这些形状均可有单层石墨烯卷曲可得；碳纳米管可以由单层的石墨烯通过卷曲成??准一维管状结构得到，并且根据碳纳米管状壁层数可以分为单层纳米管和多层纳??米管；少层石墨可以由单层的石墨烯单元通过微弱的范德瓦尔斯力叠加形成。［８＿１￡）］??图１－１石墨烯的基本结构示意图??Ｆｉｇ?１－１?Ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｍｅ??

＇?▼??＾?＃保牐鳎牐欤浚＃墸蓿爡⑻?牐浚崳?图１－４?ＴＭＤｓ的原子排列示意图??Ｆｉｇ?１－４?Ａｔｏｍｉｃ?ａｌｉｇｎｍｅｎｔ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＴＭＤｓ??而过渡金属硫化物体材料可以像石墨烯一样，被剥离成单层或者多层的纳米??片。另外，二维过渡金属硫化物（例如：ＲｅＳ２、ＲｅＳｅ２）在１Ｔ的条件下可以弯曲??［１３］，并且在平面内有很明显的各向异性（如图１－５）。许多二维过渡金属硫化物的??能带间隙在ｌ－２ｅＶ范围内，随着层数的减少，能带间隙增加。一些二维过渡金属硫??化物，例如钼和钨构成的硫族化合物，当材料为多层结构时，能带是间接带隙，当??材料剥离成单层时，能带结构转变成了直接带隙。［１４］??Ａｎｉｓｏｔｒｏｗ??＊?声??Ｅ．ｇ．＃?（ＲｅＳ？?ＲｅＳｅ？）?ｆ??？％＊＊＊？？，；．？．ｔｒａｉｎｓ??？：?Ｗ＊ｊ／：＊：＊?＊＊＊＊＊＊＊??＃?＃?＃?＃＃＃？?霉泰春？螩参犛??图１－５?ＩＴ条件下
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本文编号：2885211