碳量子点的性能调控与应用

发布时间：2017-05-24 01:05

  本文关键词：碳量子点的性能调控与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文围绕N掺杂碳量子点的制备、性质及其应用等几个方面展开研究，论文的主要工作和结果如下： （1）以CCl4作为碳源，NaNH_2作为脱氯剂和氮源，通过溶剂热路线合成了N掺杂碳量子点。实验结果表明，，在较低的反应温度下，通过调节N掺杂的浓度可以调控碳量子点的发光。当前的研究提供了一种新思路：用非金属掺杂可以调节碳基材料的荧光性质。所合成的N掺杂的表面氨基化的碳量子点，未经进一步功能化便具有荧光量子效率高、稳定性好等特点，并可直接应用于老鼠腹膜巨噬细胞的生物成像。强的可调多色发光、上转换发光以及合成方法温和等特点，促进了N掺杂碳量子点在基础研究以及实际应用研究中的发展。 （2）通过温和的水热路线，制备了由N掺杂的碳量子点(N-dopedcarbon quantum dots, NCQDs)和金红石二氧化钛纳米棒组装的NCQDs/TiO_2多级微米球。这种纳米复合材料在可见光照下展现出良好的光催化活性，其降解罗丹明B(RhB)的一级反应常数为0.11min~(-1)，分别是NCQDs(0.00051min~(-1))、 TiO_2(0.015min~(-1))、和CQDs/TiO_2(0.086min~(-1))的215.7、7.3和1.3倍。基于实验结果，讨论NCQDs的在NCQDs/TiO_2降解RhB过程中所起的作用，并提出了一种新的协同敏化机制。除此之外，NCQDs被作为非金属敏化剂应用于TiO_2基染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells, DSSCs)中。初步研究表明，在太阳光照(AM1.5)下，这种DSSCs器件的开路电压和填充因子分别达到0.46V和43%，能量转换效率达到0.13%。研究结果表明，与不含氮的CQDs相比，NCQDs/TiO_2增强的光催化活性和良好的敏化TiO_2基太阳能电池性能，主要归功于N掺杂降低了碳量子点功函。
【关键词】：碳量子点 N掺杂 荧光 生物成像 光催化 太阳能电池
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O613.71
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-29
• 1.1 引言9-10
• 1.2 碳量子点概述10
• 1.3 碳量子点的合成方法10-18
• 1.3.1 自上而下法11-13
• 1.3.1.1 电弧放电法11
• 1.3.1.2 激光消融法11-12
• 1.3.1.3 电化学合成法12-13
• 1.3.2 自下而上法13-17
• 1.3.2.1 燃烧加热法13-15
• 1.3.2.2 模板法15-16
• 1.3.2.3 微波合成法16-17
• 1.3.3 碳量子点的复合材料17-18
• 1.3.4 碳量子点的表面功能化18
• 1.4 碳量子点的光学特性18-20
• 1.5 碳量子点的应用现状20-27
• 1.5.1 生物成像20-21
• 1.5.2 传感器21
• 1.5.3 光催化21-27
• 1.5.4 能源方面的应用27
• 1.6 论文选题依据和意义27-29
• 第二章 N 掺杂碳量子点的一锅合成及其荧光性质29-49
• 2.1 引言29-30
• 2.2 实验内容30-31
• 2.2.1 实验仪器和试剂30-31
• 2.2.1.1 实验仪器30
• 2.2.1.2 实验试剂30-31
• 2.2.2 实验步骤31
• 2.2.2.1 N 掺杂碳量子点的制备31
• 2.2.2.2 不含 N 的碳量子点的制备31
• 2.2.2.3 小鼠腹膜巨噬细胞的荧光成像实验31
• 2.3 结果与讨论31-48
• 2.3.1 产物形貌及分析31-33
• 2.3.2 产物成分及结构分析33-38
• 2.3.3 产物荧光性质分析38-42
• 2.3.4 反应产物及其形成过程分析42
• 2.3.5 产物发光机理分析42-46
• 2.3.6 生物成像中的应用46-48
• 2.4 本章小结48-49
• 第三章 N 掺杂碳量子在二氧化钛复合光催化剂和染料敏化太阳能电池中的应用4149-62
• 3.1 引言49-50
• 3.2 实验内容50-53
• 3.2.1 实验仪器和试剂50-51
• 3.2.1.1 实验仪器50-51
• 3.2.1.2 实验试剂51
• 3.2.2 实验步骤51-53
• 3.2.2.1 合成51
• 3.2.2.2 光催化性能研究51-52
• 3.2.2.3 染料敏化太阳能电池性质研究52-53
• 3.3 结果与讨论53-61
• 3.4 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-71
• 致谢71-72
• 攻读学位期间发表的学术论文目录72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 胡胜亮;白培康;曹士锐;孙景;;脉冲激光制备发光碳纳米颗粒[J];高等学校化学学报;2009年08期

2 谭翠燕,梁汝强,阮康成;量子点在生命科学中的应用[J];生物化学与生物物理学报;2002年01期

  本文关键词：碳量子点的性能调控与应用，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：389476