石墨烯量子点的制备及其荧光性质的研究

发布时间：2018-04-16 07:33

  本文选题：石墨烯量子点 + 光致发光　； 参考：《天津工业大学》2017年硕士论文

【摘要】：石墨烯是单层碳原子紧密堆积形成的二维晶体,是零带隙材料。当石墨烯片尺寸小于100nm时,会由于量子限域效应进而产生带隙,因此将二维的石墨烯片转变为0维的石墨烯量子点(GQDs)会使其产生荧光,本文以柠檬酸热解法制备GQDs,探究了不同制备工艺,不同溶剂及金属Ag粒子对GQDs荧光的影响,主要开展了以下工作:1.以柠檬酸为碳源,采用热解法分别在不同热解温度、热解时间、溶液pH条件下制备了 GQDs,结果表明在180-200度,5-20min范围内所制备的GQDs的荧光都有不同程度的激发依赖性,随着热解温度或热解时间的增加,荧光谱逐渐变宽,且强度逐渐降低,其最强发射峰的位置逐渐向长波方向移动。热解温度过高,热解时间过长都会增加柠檬酸碳化的程度,增大GQDs的尺寸,减弱GQDs的荧光强度。所制备的GQDs溶液也受pH值的影响,在pH为7的中性溶液中,GQDs荧光最强,在酸性或碱性溶液中,荧光都会减弱。2.将热解法制备的GQDs分别溶于戊烷,乙醇,丙酮中。所制备的GQDs平均尺寸为4.9nm,包含1-5层石墨烯。发射光谱表明GQDs的荧光具有明显的溶剂依赖性。GQDs在非极性溶剂戊烷中,表现出对激发波长不依赖的荧光性能,且发射波长在近紫外。而在极性溶剂乙醇、丙酮中,发光峰红移到可见光区。发光峰的位置依赖于激发波长,这种激发依赖的行为可能是由溶剂弛豫过程和荧光发射过程在一个时间范围内而引起的红边效应造成的。而GQDs在非极性溶剂戊烷中,红边效应消失,导致了较窄的荧光光谱,且独立于激发波长。3.1mg/mL的GQDs碱性水溶液中加入不同含量的0.1mol/L的AgN03,在紫外灯照射下将Ag+还原为Ag.结果发现GQDs-Ag的荧光强度随AgNO3含量的增加而减弱,呈现含量依赖的特性,但其荧光峰位置不随Ag含量的变化而变化,也不随激发波长的改变而改变。
[Abstract]:Graphene is a single layer of carbon atoms tightly packed two-dimensional crystal formation, zero bandgap material. When the graphene sheet size is less than 100nm, due to the quantum confinement effect and band gap, so the transformation of two-dimensional graphene graphene quantum dots 0 dimensional (GQDs) will produce fluorescence in this paper, by citric acid pyrolysis synthesis of GQDs, explores the different preparation process, effects of different solvents and metal Ag particles on the fluorescence of GQDs, mainly carried out the following work: 1. with citric acid as carbon source, using pyrolysis at different pyrolysis temperature, pyrolysis time, soluble GQDs prepared liquid under the condition of pH system the results show that, in 180-200, GQDs prepared for 5-20min fluorescence excitation are within the scope of the different degrees of dependence, with the increase of pyrolysis temperature and pyrolysis time, fluorescence spectrum becomes wider, and the intensity gradually decreased, the strongest emission peak position gradually to the long wavelength side To move. The pyrolysis temperature is too high, too much time will increase the pyrolysis carbonization degree of citric acid, increase the size of GQDs, reduce the fluorescence intensity of GQDs. The effect of GQDs solution was also affected by the value of pH in the neutral pH solution of 7 GQDs, the fluorescence intensity, in acidic or alkaline solution, fluorescence will weaken the.2. GQDs prepared by the pyrolysis were soluble in ethanol, acetone and pentane. The average size of GQDs for the preparation of 4.9nm, consists of 1-5 layers of graphene. The fluorescence emission spectra showed that GQDs has obvious solvent dependent.GQDs in nonpolar solvents in pentane, showed no dependence of fluorescence properties the excitation wavelength, emission wavelength and the near UV. In polar solvent ethanol, acetone, luminescence peak red shift to the visible light. The emission peak position depends on the excitation wavelength, the excitation dependent behavior may be caused by the solvent relaxation process and fluorescence emission in a process Cause red edge effect caused by a range of time. While GQDs in nonpolar solvents in pentane, disappearance of red edge effect, fluorescence spectra narrow lead, and independent of the excitation wavelength of GQDs alkaline aqueous solutions.3.1mg/mL adding different contents of 0.1mol/L AgN03 under UV light irradiation will weaken the reduction of Ag+ to Ag. results showed that the fluorescence intensity of GQDs-Ag increased with the content of AgNO3, showing the characteristics of content dependent, but changes in the fluorescence peak position does not change with the content of Ag, but also did not change with the change of the excitation wavelength.

【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O471.1

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本文编号：1757871