碳纳米颗粒及其复合纳米结构的制备和发光特性研究

发布时间：2019-09-24 21:23

【摘要】：跟传统的Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点相比,碳纳米颗粒不含金属元素,具有无毒性、不污染环境、源料丰富、成本低廉等优势,跟同族的硅量子点相比,合成碳纳米颗粒的方法简单多样。碳纳米颗粒的发光性质独特而丰富,已经在生物医学领域和光电子器件领域表现出广阔的应用前景。本文利用油酸辅助蔗糖碳化的方法制备C8结构的碳纳米颗粒,通过对其进行表面处理来调控其发光特性,研究其发光机理;设计了基于C8碳量子点的电致发光器件,研究其载流子输运和复合性质;利用以共沉淀法制备的Fe3O4纳米颗粒为种子,以蔗糖为碳源,采用水热法制备得到核壳结构的Fe304@C磁性纳米颗粒。利用选区电子衍射和X射线衍射证实合成的碳纳米颗粒具有C8结构。这种碳纳米颗粒的光致发光(PL)的光谱范围较宽(390-640 nm),包含430和520 nm的两个发光峰。将制备的C8结构的碳纳米颗粒在碱性条件下用紫外灯照射8小时后,PL谱中绿光峰几乎消失。通过对比研究样品处理前后的表面结构和光吸收,发现Cs碳纳米颗粒的绿光发射来源于纳米颗粒表面与酯基相关的表面缺陷。基于C8碳量子点的有机-无机杂化发光二极管(LED)具有独特的电致发光特性,随着外加偏压的变化器件的发光颜色从蓝光变到绿光和红光。通过分析器件的结构、能级分布和J-V特性,并结合分析载流子传输层和量子点层的光致发光特性,揭示了隐藏在器件电致发光现象背后的物理机制。我们发现随器件外加偏压的变化,器件界面势垒发生变化,从而引起载流子的传输机制发生相应的变化,同时器件中电子、空穴复合的空间区域发生转移:随偏压的增加,电子、空穴的复合区域从电子传输层转移到碳量子点层、载流子复合区域的空间转移导致器件的发光颜色从蓝光变到绿光、红光。利用铁盐共沉淀法制备了具有立方结构的Fe3O4纳米颗粒,其直径分布在7-20 nm范围内。把它作为种子,以蔗糖作为原料,利用水热法合成了核壳结构的Fe304@C纳米颗粒。通过透射电镜、X射线衍射和拉曼光谱分析证实合成出核壳结构磁性纳米颗粒。这种复合纳米颗粒表面主要存在跟碳、氧相关的化学基团,这跟碳量子点的表面结构很相似。碳层包覆提高了Fe304纳米颗粒的稳定性,同时它的良好导电性有望提高以Fe3O4纳米颗粒作为阳极的锂电池的容量和循环稳定性。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;TB383.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 成堂;王昭;;碳纳米卷轴的制备及研究进展[J];海南师范大学学报(自然科学版);2010年04期

2 郭艳;田瑞雪;董英鸽;胡胜亮;;电化学刻蚀制备的荧光碳纳米颗粒[J];发光学报;2012年02期

3 李甫;程博闻;康卫民;李磊;;新型碳纳米纸国内外研究进展[J];功能材料;2014年02期

4 郑瑞廷;程国安;赵勇;刘华平;梁昌林;;乙炔催化裂解制备碳纳米带及其结构表征[J];新型炭材料;2005年04期

5 吴承汕;;日科学家称纯净碳纳米突对人体细胞基本无害[J];功能材料信息;2006年05期

6 夏晓红;罗永松;徐向菊;余雪里;贾志杰;;大批量生产单分散碳纳米棒(英文)[J];华中师范大学研究生学报;2006年01期

7 陈坚;曹志群;谢美求;陈泽宗;;碳纳米球的制备研究[J];金属材料与冶金工程;2007年04期

8 张清林;夏明霞;宁乃东;李红星;蔺西伟;王岩国;;原位电子束诱导沉积制备碳纳米结构[J];电子显微学报;2007年04期

9 王茂发;邹小平;程进;张红丹;任鹏飞;李飞;朱光;;催化燃烧法合成碳纳米线[J];微纳电子技术;2007年Z1期

10 卢利平;;又一种高性能新型碳纳米管材问世[J];功能材料信息;2007年03期

相关会议论文 前10条

1 何小蝶;李海涛;刘阳;;水溶性荧光碳纳米粒子的合成与表征[A];中国化学会第27届学术年会第13分会场摘要集[C];2010年

2 刘阳;;荧光碳纳米粒子的合成、催化与生物检测[A];中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2011年

3 黄超伯;钱勇;赖垂林;陈水亮;李婷婷;王素琴;侯豪情;;虎尾型碳纳米结构[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年

4 朱志远;巩金龙;朱德彰;;荷能粒子驱动的碳纳米结构构建[A];第一届中国核技术及应用研究学术研讨会摘要文集[C];2006年

5 王茂发;邹小平;程进;张红丹;任鹏飞;李飞;朱光;;催化燃烧法合成碳纳米线[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年

6 周涛;姚永毅;杨堂;吴玉蓉;向瑞礼;;聚丙烯腈在离子液体中均相热稳定化制备碳纳米球[A];中国化学会第28届学术年会第17分会场摘要集[C];2012年

7 刘阳;;碳纳米粒子的荧光特性及其在催化与生物检测领域的应用[A];中国化学会第28届学术年会第12分会场摘要集[C];2012年

8 李海涛;刘阳;黄慧;;一步超声法合成水溶性荧光碳纳米粒子及其优异荧光性质[A];中国化学会第28届学术年会第12分会场摘要集[C];2012年

9 曾珍;卢港龙;刘剑飞;;碳纳米结构原子模型自动生成方法[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

10 龚俊;安学勤;;荧光碳纳米粒子的制备和性质研究[A];中国化学会第十四届胶体与界面化学会议论文摘要集-第1分会：表面界面与纳米结构材料[C];2013年

相关重要报纸文章 前8条

1 记者 张可喜;日本科技寻求突破 碳纳米战场决雌雄[N];新华每日电讯;2001年

2 陈丹;《科学美国人》杂志点评2006[N];科技日报;2006年

3 华凌;全碳纳米晶体管耐揉且性能良好[N];科技日报;2012年

4 ;德科学家研制出超硬纳米材料[N];光明日报;2005年

5 本报记者 冯卫东;车窗“兼职”显示屏[N];科技日报;2010年

6 记者 吴仲国;日本用碳纳米线圈制成电子枪[N];科技日报;2001年

7 樱敬;GSI Creos的新型纳米碳复合材料方面有望发挥威力[N];中国有色金属报;2002年

8 记者 何德功;世界最小的碳纳米温度计问世[N];科技日报;2002年

相关博士学位论文 前10条

1 胡耀平;荧光碳点的合成、表征和形成机理及其传感作用研究[D];南京大学;2015年

2 郑学刚;荧光碳纳米颗粒制备及其白光转换应用研究[D];曲阜师范大学;2015年

3 张鹏;新型生物质碳基催化剂的绿色制备及催化性能的研究[D];大连理工大学;2015年

4 胡可可;碳纳米电极的制备方法及电化学性能研究[D];北京理工大学;2015年

5 刘勇;氮掺杂碳纳米材料的制备及其在电容去离子中的应用[D];华东师范大学;2016年

6 姜晓萍;新型多孔碳材料的制备、表征及性能研究[D];北京科技大学;2016年

7 孙燕明;碳纳米线圈的热、电特性及其复合碲化银纳米热电材料的研究[D];大连理工大学;2016年

8 弓晓娟;荧光碳纳米粒子的制备及应用研究[D];山西大学;2016年

9 尹航;高频转动碳纳米马达传动特性数值模拟研究[D];西北农林科技大学;2016年

10 赵琦明;水热碳球的可控制备、改性及其在阴离子交换色谱中的应用[D];浙江大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 郑婷;基于碳纳米管的碳纳米导电纸制备及其性能研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

2 高磊;碳纳米管基磁性复合材料分离分析食品中农药残留的研究[D];东北林业大学;2015年

3 陈伟;碳纳米环塌缩过程的结构演变及螺旋自组装[D];山东大学;2015年

4 庞胜彬;荧光碳纳米点的制备及其应用研究[D];河南师范大学;2015年

5 詹冬武;氮掺杂碳纳米笼及其复合物的构筑与催化氧化H_2S性能研究[D];大连理工大学;2015年

6 王辰伟;单根多晶—非晶碳纳米线圈的电学性质的研究[D];大连理工大学;2015年

7 娄昀t，

本文编号：2541059