石墨烯量子點(Graphene quantum dots,GQDs)作為一種橫向尺寸在100 nm以下的準零維碳納米材料,已經(jīng)成為碳材料大家族中矚目的焦點。由于它具有獨特的光電性質(zhì)、生物低毒性、良好的水溶性,高的光穩(wěn)定性以及綠色環(huán)保等杰出的優(yōu)勢,它能夠在構(gòu)建化學傳感器、生物成像、光電器件等領域有著巨大的應用前景。我們知道原始的GQDs的結(jié)構(gòu)表面存在著大量的缺陷,熒光量子產(chǎn)率(QY)也很低。為了改變這種現(xiàn)狀并拓展GQDs在傳感器領域的應用,我們通過引入雜原子硼和氮將它們成功地摻雜到GQDs的框架中,徹底地改變了原始GQDs的電子特性、顯著地改善了GQDs表面缺陷多、熒光QY低,活性位點少等一系列問題。本論文主要圍繞通過采用“自下而上”法和“自上而下”法來合成硼氮共摻雜石墨烯量子點(B,N-GQDs),以及B,N-GQDs和天然多糖殼聚糖(CS)復合材料的合成,并對它們的結(jié)構(gòu)特征,光學性質(zhì),電化學性能及其在重金屬離子檢測等方面開展了詳盡地研究。此外,本論文的研究內(nèi)容都具有較強的新穎性,為其他研究者在基于B,N-GQDs及其復合材料構(gòu)建傳感器應用于重金屬離子的檢測起到了拋磚引玉的作用。(1)...

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 碳材料的發(fā)展歷程
        1.1.1 石墨
        1.1.2 氧化石墨烯
        1.1.3 石墨烯量子點
    1.2 石墨烯量子點概述
        1.2.1 石墨烯量子點的性質(zhì)
        1.2.2 石墨烯量子點的合成
    1.3 石墨烯量子點的改性
        1.3.1 異種元素的摻雜
        1.3.2 復合材料
    1.4 石墨烯量子點及其復合材料的應用
        1.4.1 傳感器
        1.4.2 生物成像
        1.4.3 能源領域
        1.4.4 光電催化
    1.5 本課題的選題意義及研究內(nèi)容
        1.5.1 選題意義
        1.5.2 研究內(nèi)容
第2章 實驗藥品和儀器
    2.1 實驗藥品
    2.2 儀器及設備
    2.3 樣品表征與性能測試
        2.3.1 透射電子顯微鏡的表征
        2.3.2 原子力顯微鏡的表征
        2.3.3 X射線光電子能譜的表征
        2.3.4 拉曼光譜的表征
        2.3.5 X-射線粉末衍射的表征
        2.3.6 熒光光譜的表征
        2.3.7 傅立葉紅外光譜的表征
        2.3.8 紫外-可見吸收光譜的表征
        2.3.9 掃描電子顯微鏡的表征
        2.3.10 電化學分析的表征
        2.3.11 熱重的表征
第3章 自下而上法合成高熒光的硼氮共摻雜石墨烯量子點用于重金屬汞離子的高靈敏和高選擇性檢測
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 B,N-GQDs的合成
        3.2.2 PLQY的測量
        3.2.3 重金屬Hg²⁺的熒光檢測
        3.2.4 真實水樣中重金屬Hg²⁺的檢測
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 B,N-GQDs的結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 B,N-GQDs光學性質(zhì)
        3.3.3 B,N-GQDs對重金屬Hg²⁺的選擇性
        3.3.4 建立用于檢測重金屬Hg²⁺的熒光傳感器
        3.3.5 響應機制
        3.3.6 真實水樣的分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 自上而下法合成的硼氮共摻雜石墨烯量子點用于重金屬汞離子的高靈敏性檢測
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 GO的制備
        4.2.2 B,N-GQDs的合成及其形成機理
        4.2.3 PLQY的測量
        4.2.4 重金屬Hg²⁺的熒光檢測
        4.2.5 真實水樣中重金屬Hg²⁺的檢測
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 B,N-GQDs的結(jié)構(gòu)表征
        4.3.2 B,N-GQDs的光學性質(zhì)
        4.3.3 B,N-GQDs對重金屬Hg²⁺的選擇性
        4.3.4 建立用于檢測重金屬Hg²⁺的熒光傳感器
        4.3.5 響應機制
        4.3.6 真實水樣的分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 硼氮共摻雜石墨烯量子點與殼聚糖的復合材料用于重金屬銅離子的檢測
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 B,N-GQDs/CS復合材料的合成
        5.2.2 B,N-GQDs/CS復合材料修飾電極的制備
        5.2.3 溶液的配制
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 B,N-GQDs/CS復合材料的結(jié)構(gòu)表征
        5.3.2 電化學性能分析
        5.3.3 不同材料修飾的電極用于重金屬Cu²⁺的電化學檢測的性能比較
        5.3.4 干擾離子對重金屬Cu²⁺檢測的影響
        5.3.5 性能的優(yōu)化
        5.3.6 不同濃度重金屬Cu²⁺的電化學性能檢測
        5.3.7 重現(xiàn)性測試
        5.3.8 響應機制
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論和創(chuàng)新點
        6.1.1 主要結(jié)論
        6.1.2 論文創(chuàng)新點
    6.2 展望
參考文獻
個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文及研究成果
致謝



本文編號：3796271