高熒光量子產(chǎn)率碳點(diǎn)的制備及其光催化應(yīng)用研究
發(fā)布時(shí)間：2021-06-12 00:18
當(dāng)前,水污染問題正日漸嚴(yán)峻,已成為一種極為緊迫的全球危機(jī)。光催化技術(shù)已被評(píng)估為最具潛能的凈化污水的途徑。而成功應(yīng)用光催化技術(shù)的關(guān)鍵在于高性能的催化材料的設(shè)計(jì)與開發(fā)。碳點(diǎn)（CDs）因其突出的光吸收性質(zhì),獨(dú)特的發(fā)光性質(zhì)和電子轉(zhuǎn)移特性可作為助催化劑應(yīng)用在光催化領(lǐng)域。近些年來(lái),CDs基復(fù)合催化材料正活躍在該領(lǐng)域。然而大多數(shù)用于光催化的CDs存在光響應(yīng)范圍窄、電子遷移能力低等問題,導(dǎo)致CDs不能有效提高半導(dǎo)體材料的催化效率。因此設(shè)計(jì)開發(fā)高性能CDs,將其用于構(gòu)建新型高效CDs基復(fù)合光催化劑具有非常重大的實(shí)際意義�；诖�,本論文從優(yōu)化CDs特性的角度出發(fā),致力于開發(fā)高性能的CDs用于創(chuàng)建具有突出性能的CDs基復(fù)合材料,用于高效光催化降解應(yīng)用。論文首先選取鄰苯二甲腈作為碳源和氮源,通過新型溶劑熱法合成了碳點(diǎn)（命名為L(zhǎng)NCDs）。利用多種測(cè)試方法對(duì)其進(jìn)行了表征,LNCDs的形貌均一,平均尺寸約為2.3 nm,主要由碳、氮兩種元素組成;隨后對(duì)其特性進(jìn)行了研究,LNCDs顯示優(yōu)越的光吸收能力,發(fā)光位于長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)域,熒光量子產(chǎn)率高達(dá)63%,具有高光生電子遷移能力,證實(shí)了高性能LNCDs的成功開發(fā)。采用高溫直接...
【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
CDs的制備示意圖及其在Pb2+和PPi測(cè)定中的應(yīng)用[23]
利用超聲作用使原料均勻分散，然后轉(zhuǎn)移至高溫釜中，使體系在 180℃的高溫下經(jīng)歷 24 h，再經(jīng)多種純化過程獲得了綠色熒光 CQDs。合成的 CQDs 具有極好的耐溫性、抗光性以及 pH 穩(wěn)定性，并將其用于 Fe3+的檢測(cè)。1.2.2 微波法微波法合成 CDs 具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：操作步驟非常簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，節(jié)省時(shí)間，能夠有效合成性能優(yōu)異的 CDs。微波法通常作為輔助法與其他策略（例如水熱法或溶劑熱法）結(jié)合使用來(lái)制備 CDs[25]。Omer 等[26]將微波法與溶劑熱法相結(jié)合來(lái)制備 CQDs，首先將 L-精氨酸溶解在溶劑磷酸中，再加入一定量的水，經(jīng)超聲作用 10 min 后轉(zhuǎn)移至高溫釜中 200℃反應(yīng) 15 h，等待混合物的溫度降至常溫，對(duì)其進(jìn)行透析以純化 CQDs，隨后用家用的微波爐照射 CQDs 溶液 3 min，便可獲得強(qiáng)藍(lán)光 CQDs。采用微波輔助可顯著增強(qiáng) CQDs 的發(fā)光強(qiáng)度，同時(shí)微波輻射時(shí)間的不同將產(chǎn)生不同的熒光量子產(chǎn)率。該研究提供了一種增強(qiáng)光致發(fā)光量子產(chǎn)率的工具，這是生物應(yīng)用的高度需要。
能是促使形成具有獨(dú)特物化性質(zhì)的小尺寸 CDs 的原因。Yoshinaga 等利用微波輔助水熱法來(lái)合成 CDs，微波用來(lái)作為加熱系統(tǒng)可以更快速、更均勻的加熱反應(yīng)體系，有利于優(yōu)質(zhì) CDs 的形成。1.2.3 激光燒蝕法激光燒蝕法具有其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，即所用的前驅(qū)體較少、幾乎不產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物、快速合成、可通過調(diào)節(jié)激光參數(shù)來(lái)控制產(chǎn)物、一步純化等。該策略的機(jī)理分為兩種：熱蒸發(fā)與爆炸噴射。更好的區(qū)分且深度理解這兩種機(jī)制將有利于對(duì)合成材料的進(jìn)一步控制[31]。Castro 等[18]通過激光燒蝕不同的咪唑離子液體獲得了尺寸分別為 1.5 nm 和3.0 nm 的 C-dots。咪唑離子液體的靜電層對(duì)合成的 C-dots 顆粒起到了良好的穩(wěn)定作用，并且這種穩(wěn)定作用在 C-dots 的形成，穩(wěn)定和光致發(fā)光性質(zhì)方面起到了重要作用。實(shí)驗(yàn)過程是利用 Nd:YAG 激光器對(duì)含有石墨粉末的咪唑離子液體進(jìn)行激光照射 2 h，照射后的溶液呈現(xiàn)深褐色，通過離心去除懸浮在溶液中的較大顆粒，便可獲得所需的 C-dots，示意圖如圖 1-3 所示。
本文編號(hào)：3225556
【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
CDs的制備示意圖及其在Pb2+和PPi測(cè)定中的應(yīng)用[23]
利用超聲作用使原料均勻分散，然后轉(zhuǎn)移至高溫釜中，使體系在 180℃的高溫下經(jīng)歷 24 h，再經(jīng)多種純化過程獲得了綠色熒光 CQDs。合成的 CQDs 具有極好的耐溫性、抗光性以及 pH 穩(wěn)定性，并將其用于 Fe3+的檢測(cè)。1.2.2 微波法微波法合成 CDs 具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：操作步驟非常簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，節(jié)省時(shí)間，能夠有效合成性能優(yōu)異的 CDs。微波法通常作為輔助法與其他策略（例如水熱法或溶劑熱法）結(jié)合使用來(lái)制備 CDs[25]。Omer 等[26]將微波法與溶劑熱法相結(jié)合來(lái)制備 CQDs，首先將 L-精氨酸溶解在溶劑磷酸中，再加入一定量的水，經(jīng)超聲作用 10 min 后轉(zhuǎn)移至高溫釜中 200℃反應(yīng) 15 h，等待混合物的溫度降至常溫，對(duì)其進(jìn)行透析以純化 CQDs，隨后用家用的微波爐照射 CQDs 溶液 3 min，便可獲得強(qiáng)藍(lán)光 CQDs。采用微波輔助可顯著增強(qiáng) CQDs 的發(fā)光強(qiáng)度，同時(shí)微波輻射時(shí)間的不同將產(chǎn)生不同的熒光量子產(chǎn)率。該研究提供了一種增強(qiáng)光致發(fā)光量子產(chǎn)率的工具，這是生物應(yīng)用的高度需要。
能是促使形成具有獨(dú)特物化性質(zhì)的小尺寸 CDs 的原因。Yoshinaga 等利用微波輔助水熱法來(lái)合成 CDs，微波用來(lái)作為加熱系統(tǒng)可以更快速、更均勻的加熱反應(yīng)體系，有利于優(yōu)質(zhì) CDs 的形成。1.2.3 激光燒蝕法激光燒蝕法具有其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，即所用的前驅(qū)體較少、幾乎不產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物、快速合成、可通過調(diào)節(jié)激光參數(shù)來(lái)控制產(chǎn)物、一步純化等。該策略的機(jī)理分為兩種：熱蒸發(fā)與爆炸噴射。更好的區(qū)分且深度理解這兩種機(jī)制將有利于對(duì)合成材料的進(jìn)一步控制[31]。Castro 等[18]通過激光燒蝕不同的咪唑離子液體獲得了尺寸分別為 1.5 nm 和3.0 nm 的 C-dots。咪唑離子液體的靜電層對(duì)合成的 C-dots 顆粒起到了良好的穩(wěn)定作用，并且這種穩(wěn)定作用在 C-dots 的形成，穩(wěn)定和光致發(fā)光性質(zhì)方面起到了重要作用。實(shí)驗(yàn)過程是利用 Nd:YAG 激光器對(duì)含有石墨粉末的咪唑離子液體進(jìn)行激光照射 2 h，照射后的溶液呈現(xiàn)深褐色，通過離心去除懸浮在溶液中的較大顆粒，便可獲得所需的 C-dots，示意圖如圖 1-3 所示。
本文編號(hào)：3225556
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