二維層狀材料量子點的制備及物性研究.pdf

1、單原子層石墨烯納米片的成功剝離激發(fā)人們對其他范德華二維層狀結(jié)構(gòu)材料的研究熱潮，包括氮化硼、過渡金屬硫化物、黑磷等。這些二維材料納米片有著相同的結(jié)構(gòu)特性，面內(nèi)原子間存在強烈的共價鍵，層間以微弱的范德華力相連。作為納米材料的另一種結(jié)構(gòu)形式，量子點因其量子尺寸效應和邊緣效應而展現(xiàn)出優(yōu)異的電學和光學特性。目前制備二維層狀材料量子點的途徑以“自上而下”法為主，包括有液相超聲法、離子插層法等，存在反應條件苛刻、時間冗長、后續(xù)處理過程繁瑣等弊端。本文

2、創(chuàng)新性地提出用渦旋剪切剝離法來制備BN、WS2、MoS2、黑磷等量子點，該制備方法具有簡單易行、快速高效的優(yōu)點;同時，采用水熱法以蔬菜為碳源制備碳量子點。進一步地，本文開展了二維層狀材料量子點的生物診療初探和金屬離子檢測應用研究。本人具體研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下:
　　1.采用渦旋剪切剝離法成功制備高質(zhì)量BN和WS2量子點。利用高速旋轉(zhuǎn)的刀片在有機溶劑中裂解粉末狀BN和WS2，所制備的量子點采用TEM、AFM、Raman、XPS、U

3、V/Vis等進行表征，從實驗結(jié)果可以看出用這種方法制備的量子點具有較好的分散性，粒徑均勻，高分辨TEM觀察到清晰有序的晶格條紋，說明量子點具有較好的結(jié)晶質(zhì)量。采用相同的制備策略，可以獲得MoS2、黑磷和碳等材料的量子點，證明渦旋剪切剝離法具有制備二維層狀材料量子點的普適性。本文用流體動力學中的渦旋理論在高剪切速率引起的粘滯亞區(qū)域進行解釋，為實驗結(jié)果提供依據(jù)。
　　2.通過MTT法對BN和碳量子點標記的Hela細胞進行毒性測試，證明

4、量子點具有良好生物兼容性和低毒性;通過激光共聚焦熒光顯微鏡觀察到BN和碳量子點標記的Hela細胞熒光發(fā)光。WS2量子點分散液的激光輻照實驗表明，在大約7.5min時間里，WS2量子點分散液溫度從24.2℃升高到51.4℃，證實WS2量子點具有優(yōu)異的光熱性能。
　　3.利用水熱法以芹菜為碳源制備出高質(zhì)量碳點。將芹菜和去離子水置于聚四氟乙烯反應釜中水熱，在一定時間和溫度后過濾離心得到碳點。TEM表明碳點顆粒均勻;紅外光譜表明所得碳點含