基于電化學(xué)法制備的碳點(diǎn)的研究和應(yīng)用.pdf

1、碳點(diǎn)具有細(xì)胞低毒性，良好的生物相容性和特殊的光學(xué)特性。因此它吸引了越來越多的研究者的注意。近年來，碳點(diǎn)已經(jīng)初步應(yīng)用在生物成像，生物傳感和光電子器件等領(lǐng)域中。本文主要內(nèi)容包括采用電化學(xué)方法來制備碳點(diǎn)，分析了在不同電壓下制備的碳點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和性能，并探討了碳點(diǎn)在微生物燃料電池中的應(yīng)用。具體內(nèi)容如下:
　　首先本文采用電化學(xué)方法，以簡(jiǎn)單易得、價(jià)格低廉的石墨棒為碳源，以綠色環(huán)保的低成本的蒸餾水作電解液制備碳點(diǎn)。該制備方法操作簡(jiǎn)單，制備的碳點(diǎn)純

2、度高，顆粒尺寸可控，且具有優(yōu)異的發(fā)光特性。
　　其次，本文重點(diǎn)研究了電化學(xué)方法制備的碳點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和性能分析。研究結(jié)果表明，碳點(diǎn)是球形或準(zhǔn)球形，平均粒徑在1.5nm～5nm，且隨機(jī)地分布。該碳點(diǎn)主要由C和O兩種元素組成，包含C=C、C-O、-OH和C=O等化學(xué)鍵。碳點(diǎn)在吸收光譜的300nm處有個(gè)明顯的吸收峰，和C=O鍵n-π*躍遷有關(guān)。不同電壓下制備的碳點(diǎn)的熒光光譜在320nm的激光激發(fā)下，共觀察到三個(gè)峰，在361nm處的尖峰、在45

3、0nm左右的寬峰和550nm左右的寬峰。隨著激發(fā)波長(zhǎng)的增大，361nm處發(fā)光光譜的中心從紫外區(qū)域移動(dòng)到可見光區(qū)域，同時(shí)伴隨著強(qiáng)度降低，且其半高寬維持在10nm左右，具有優(yōu)異的單色性。特別地，對(duì)于60V電壓下制備的碳點(diǎn)只有一個(gè)中心在361nm的尖銳的紫外發(fā)光峰，單色性良好，該紫外發(fā)光光譜在其它方法制備的碳點(diǎn)中并沒有出現(xiàn)。該論文還研究了碳點(diǎn)的熒光壽命，對(duì)于15V電壓下制備的碳點(diǎn)，分析表明有三個(gè)退激發(fā)過程，相應(yīng)的壽命分別為1.4ns、7.8n

4、s和0.03ns，比例分別為26.11％、50.49％和23.40％，平均壽命為7.2ns。60V電壓下制備的碳點(diǎn)同Pt/C在催化性能上具有可比性，其氧還原的峰電流是0.119mA。
　　最后，本文研究了碳點(diǎn)在微型微生物燃料電池中的應(yīng)用。結(jié)果表明，構(gòu)建以60V電壓下制備的碳點(diǎn)做陰極催化劑的微型微生物燃料電池時(shí)，電池的電壓為420mV，最大輸出功率為21.9mV/m2。60V電壓下制備的碳點(diǎn)的催化性能比Pt/C的催化性能低，但相差并