碳點作為一種新型熒光碳納米材料,由于發(fā)射波長可調(diào)節(jié)、無光閃爍現(xiàn)象、光穩(wěn)定性高、生物相容性好、細胞毒性低、容易實現(xiàn)低成本合成等諸多優(yōu)勢,近年來備受研究者的青睞。如何有針對性的從分子層面選用化學性質與熒光碳點匹配的廉價前軀體、選取合適的工藝條件,實現(xiàn)碳點結構和發(fā)光性能的準確調(diào)控,對于碳點實際應用具有重要意義,同時對設計構筑碳基功能材料具有指導意義。本文以無煙煤和石墨相氮化碳為碳源,針對不同原料的結構和理化性質,系統(tǒng)設計了制備工藝路線,合成了具有低成本、發(fā)光可調(diào)的熒光碳點,主要研究結果如下:以晉城無煙煤為碳源前驅體,采用硝酸氧化法制備表面具有豐富含氧官能團的煤基碳點,所得碳點平均粒徑為2.04 nm;采用有機胺分子為改性劑,基于化學接枝技術策略,實現(xiàn)有機胺分子表面接枝。不同碳鏈長度的有機胺接枝,能夠顯著影響碳點表面化學環(huán)境,并改變碳點的溶解性和光學性質:以羅丹明B作為參比,原始的煤基碳點熒光量子產(chǎn)率僅為0.73%,有機胺接枝后,改性碳點的熒光量子產(chǎn)率明顯提升;在五種有機胺接枝的熒光碳點中,乙二胺接枝的碳點表現(xiàn)出最高的熒光量子產(chǎn)率（18.6%）;與原始的碳點相比,量子產(chǎn)率提高了24.5倍,在光... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１熒光碳納米材料的分類??Ｆｉｇ?１．１?Ｔｈｅ?ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ?ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ??

ｒａ＿ｊ羅關謂??Ｃａｒｂｏｎ?ｄｏｔｓ?Ｎａｎｏｄｉａｍｏｎｄ?Ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ?Ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｔｕｂｅ?Ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｏｘｉｄｅ??圖１．１熒光碳納米材料的分類??Ｆｉｇ?１．１?Ｔｈｅ?ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ?ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ??碳是元素周期表第二周期第四副族的非金屬，也是地球上含量較多的非金屬元素。??碳有多種同素異形體，其中最常見的有：石墨、金剛石和無定形碳。這些同素異形體都??具有碳材料特有的優(yōu)勢：低毒性、高生物相容性和良好的化學惰性。但是這些傳統(tǒng)的碳??材料由于缺少合適的禁帶寬度，因此不能作為發(fā)光材料，做進一步的應用。但當將碳材??料納米化后，由于粒徑尺寸和表面化學性質的改變，它們也會具有發(fā)光現(xiàn)象（圖Ｕ）。??－１?－??

??ＰＤｓ）在內(nèi)的多種碳點相繼被合成（圖１．２）。這些材料盡管命名不同，所含官能團也不??盡相同，但它們的主體結構都是由碳元素構成的零維顆粒，由于小尺寸效應及表面的官??能團的作用，這類材料可以發(fā)射熒光，且兼具有碳材料低毒性、高生物相容性、良好的??化學惰性等諸多優(yōu)勢。它們在化學傳感、生物成像、藥物治療等領域都展示出半導體量??子點和有機焚光染料不可媲美的優(yōu)勢，其優(yōu)異的光學和電學性能也在發(fā)光二極管和光電??催化領域展示了巨大應用潛力。??１．１碳點的結構與性質??１＿１＿１碳點的結構和組成??碳點是由無定形或由具有晶格條紋的碳質核心和外部接枝多種官能團所組成的準??球形顆粒（圖１．３）。具體來說，聚合物點和部分碳納米點在透射電鏡下是沒有明顯的??晶格條紋的，而碳量子點、石墨烯量子點和碳納米點具有明顯晶格條紋。根據(jù)合成方法??的不同，碳點表面的官能團也不盡相同，折算成碳點中的氧含量從５到５０?ｗｔ．％不等。??碳點表面豐富的含氧官能團賦予其優(yōu)異的水溶性和易于功能化的特征。表面功能化可進??一步改變它們的理化性質，如它們在水油相的溶解度；表面含氧官能團的功能化也可顯??著增強碳點的光致發(fā)光效果。??ＫｉＨ５ｃ＆＾（ｂＬ兔丨．．碳質核心：納米顆粒、無定形碳等??〇?’?’?寡聚物、聚合物等??〇Ｈ??圖１．３?（ａ）碳點的化學結構［４］和（ｂ）模型??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?（ａ）?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＣＤｓ??綜上所述

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2985334