中間相瀝青基石墨烯量子點(diǎn)的制備及其發(fā)光機(jī)理的探討.pdf

1、隨著熒光材料在眾多領(lǐng)域中越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，人們對(duì)于熒光材料各方面的性能要求越來(lái)越高。尤其是當(dāng)熒光材料應(yīng)用于生物領(lǐng)域時(shí)，由于較高的生物毒性，傳統(tǒng)的熒光材料并不能滿足領(lǐng)域要求，因此，具有高生物相容性的碳質(zhì)熒光材料的呼聲越來(lái)越高。碳質(zhì)熒光材料經(jīng)歷了長(zhǎng)久的發(fā)展，但并沒(méi)有產(chǎn)生足夠大的影響，直至最近石墨烯量子點(diǎn)的提出與發(fā)現(xiàn)，引起了各個(gè)領(lǐng)域研究人員的廣泛關(guān)注。
　　本工作首次以中間相瀝青為前驅(qū)體，以濃H2SO4+H2O2(30％)為氧化劑，以調(diào)

2、節(jié)溶液pH值為篩分方法制備得到了尺寸不同、官能團(tuán)含量不同的一系列石墨烯量子點(diǎn)。通過(guò)對(duì)所制得的石墨烯量子點(diǎn)的性能表征，以及不同實(shí)驗(yàn)條件的比較，得出了較為適宜的制備條件，并對(duì)其熒光性能背后的發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了深入的探討和研究。
　　主要得到以下結(jié)論:
　　1、以中間相瀝青為原料，在濃H2SO4+H2O2(30％)的氧化條件下能夠高效的制備得到石墨烯量子點(diǎn)。同時(shí)，利用調(diào)節(jié)溶液pH值的方法能夠?qū)ρ趸玫降氖┝孔狱c(diǎn)混合產(chǎn)物進(jìn)行有效分離

3、。制備得到的石墨烯量子點(diǎn)產(chǎn)物形貌良好，粒徑均一，片層均由1-3層石墨烯片層結(jié)構(gòu)組成，并且具有優(yōu)異的熒光性能。
　　2、通過(guò)對(duì)比化學(xué)氧化法制備石墨烯量子點(diǎn)的濃H2SO4+濃HNO3體系、濃H2SO4+NaNO3+KMnO4體系以及濃H2SO4+H2O2(30％)體系這三種常用氧化體系，我們認(rèn)為濃H2SO4+H2O2(30％)體系更安全、更高效、更環(huán)保，更適合用于制備中間相瀝青基石墨烯量子點(diǎn)。
　　3、隨著反應(yīng)溫度的升高（0℃→

4、5℃→10℃），濃H2SO4+H2O2(30％)體系的剪切作用增強(qiáng)，導(dǎo)致尺寸變小。由于該體系的氧化機(jī)理，含氧官能團(tuán)在剪切過(guò)程中會(huì)被消耗，同時(shí)剪切得到更多新的以sp2雜化的小尺寸片層結(jié)構(gòu)，使得5℃和10℃時(shí)制備的石墨烯量子點(diǎn)的整體平均氧化程度降低，但是10℃的氧化產(chǎn)物-COOH結(jié)構(gòu)相較更多，表明新產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)再次被氧化，氧化程度略有提高。與實(shí)際操作相結(jié)合考慮，我們認(rèn)為，0℃是中間相瀝青作為前驅(qū)體使用濃H2SO4+H2O2(30％)體系制備石

5、墨烯量子點(diǎn)的最佳溫度;
　　4、以中間相瀝青為前驅(qū)體制備得到的石墨烯量子點(diǎn)為不同粒徑、表面含氧官能團(tuán)的石墨烯量子點(diǎn)，因此我們需要對(duì)所得的混合產(chǎn)物進(jìn)行有效區(qū)分而加以研究。通過(guò)利用溶液pH值對(duì)片層含氧官能團(tuán)電離程度的影響，借助不同電離程度下片層之間的靜電斥力，我們成功將不同種類的石墨烯量子點(diǎn)分離。對(duì)比不同的篩選序列得到產(chǎn)物的性能，最終確定pH=0，1.5，2，2.5，3和4作為更優(yōu)的溶液pH值篩選序列。得到了熒光性能不同的石墨烯量子點(diǎn)