功能化石墨烯量子點(diǎn)的分析應(yīng)用研究.pdf

1、光學(xué)傳感器具有快速、簡(jiǎn)單、低成本和易小型化等優(yōu)點(diǎn)，已得到廣泛應(yīng)用。石墨烯是一種二維平面的晶形結(jié)構(gòu)，有很獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)。在近十幾年中，石墨烯的得到了飛速的發(fā)展。它在電子設(shè)備以及分子傳感器中，有很大的應(yīng)用潛能。當(dāng)石墨烯變?yōu)樾∮?00nm的表面帶含氧基團(tuán)的石墨烯片時(shí)，將其稱(chēng)為石墨烯量子點(diǎn)。作為石墨烯家族的最新成員，石墨烯量子點(diǎn)（graphene quantumdots，GQDs）除了具有石墨烯優(yōu)異的性能之外，還因其明顯的量子限域效應(yīng)和尺

2、寸效應(yīng)，展現(xiàn)出了一些新穎的特點(diǎn)。比如優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)、低的毒性、良好的生物兼容性和廉價(jià)的制備成本等特點(diǎn)。本文重點(diǎn)關(guān)注功能化的石墨烯量子點(diǎn)的合成方法及其分析應(yīng)用研究。主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面:
　　(1)通過(guò)簡(jiǎn)單的一鍋法合成的石墨烯量子點(diǎn)。以檸檬酸做為碳源，以氨水做為氮源，合成出氮參雜的石墨烯量子點(diǎn)。用該方法合成的氮參雜的石墨烯量子點(diǎn)熒光量子產(chǎn)率高于普通的石墨烯量子點(diǎn)七倍。通過(guò)紅外、XPS(X射線(xiàn)光電子能譜）證明氮元素成功參雜到石墨烯量

3、子點(diǎn)表面。通過(guò)原子力顯微鏡、透射電鏡及熒光對(duì)石墨烯量子點(diǎn)進(jìn)行表征，結(jié)果表明石墨稀量子點(diǎn)有1-4層石墨烯層，厚度在0.5nm～1.2nm，粒徑在6.4±0.3nm，其熒光具有激發(fā)波長(zhǎng)依賴(lài)，當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)從310nm變至390nm時(shí)，熒光發(fā)射峰位置相應(yīng)的從424nm移至456nm，光致發(fā)光強(qiáng)度迅速降低。實(shí)驗(yàn)證明，用該方法合成的氮參雜的石墨烯量子點(diǎn)抗鹽能力較強(qiáng)，及時(shí)1M的NaCl對(duì)其發(fā)光幾乎沒(méi)有影響。但是pH值對(duì)石墨烯量子點(diǎn)的發(fā)光有很大的影響，酸

4、性條件下發(fā)光弱，堿性條件下發(fā)光較強(qiáng)。氮參雜的石墨烯量子點(diǎn)表面富有羥基、羧基以及氨基，能與六價(jià)鉻發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻吸附在氮參雜的石墨烯量子點(diǎn)的表面而至其熒光淬滅。據(jù)此構(gòu)建了測(cè)定六價(jià)鉻的新方法，并且成功用于水樣中六價(jià)鉻的選擇性測(cè)定。
　　(2) L-半胱氨酸功能化的石墨烯量子點(diǎn)是通過(guò)一步法成功的合成。以檸檬酸做為碳源，加入1-半胱氨酸，在200℃條件下反應(yīng)8小時(shí)，得到1-半胱氨酸功能化的石墨烯量子點(diǎn)，通過(guò)紅外、TE

5、M、AFM對(duì)石墨烯量子點(diǎn)進(jìn)行表征，結(jié)果表明L-Cys@GQDs的粒徑在3.0±1nm之間，厚度在0.2nm～1.4nm，由1-4層石墨烯層組成，其熒光性質(zhì)沒(méi)有激發(fā)波長(zhǎng)依賴(lài)性，當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)從310nm變至380nm時(shí)，光發(fā)射峰位置基本沒(méi)有移動(dòng)。L-半胱氨酸功能化的石墨烯量子點(diǎn)抗鹽能力較強(qiáng)，1M的NaCl對(duì)其發(fā)光幾乎沒(méi)有影響。但是pH值對(duì)石墨烯量子點(diǎn)的發(fā)光有很大的影響，酸性條件下與三價(jià)金離子反應(yīng)導(dǎo)致熒光淬滅。據(jù)此，建立了L-半胱氨酸功能化的石

6、墨烯量子點(diǎn)檢測(cè)三價(jià)金離子的新方法。
　　(3)通過(guò)一步法成功合成了谷胱甘肽功能化的石墨烯量子點(diǎn)。以檸檬酸為碳源，加入谷胱甘肽，在200℃條件下反應(yīng)8h即得功能化的石墨烯量子點(diǎn)。其熒光性質(zhì)完全沒(méi)有激發(fā)波長(zhǎng)依賴(lài)性，當(dāng)激發(fā)波長(zhǎng)從300nm變至370nm時(shí)，熒光發(fā)射峰位置基本沒(méi)有移動(dòng)。石墨烯量子點(diǎn)抗鹽能力較強(qiáng)，NaCl對(duì)其發(fā)光幾乎沒(méi)有影響。pH值對(duì)石墨烯量子點(diǎn)的發(fā)光有一定的影響，酸性條件下熒光較弱，中性和堿性條件基本沒(méi)有影響。汞離子對(duì)該石