石墨烯量子点调研报告

合集下载

石墨烯量子点的制备及其光电性能研究

石墨烯量子点的制备及其光电性能研究

石墨烯量子点的制备及其光电性能研究石墨烯量子点,是一种纳米级别的石墨烯,尺寸一般在10-100纳米之间,具有优异的电子和光学性能。

因此,石墨烯量子点作为一种新型材料,在电子、光子、催化等领域应用潜力巨大。

1. 制备石墨烯量子点的方法目前,制备石墨烯量子点的方法主要包括化学还原、杂化反应和机械剥离法三种。

化学还原法是最常见的制备方法之一。

在这种方法中,氧化石墨烯和还原剂在氢气氛围下反应,制备石墨烯量子点。

不同的还原剂可以获得不同尺寸、形状、表面功能的石墨烯量子点。

杂化反应法是另一种制备石墨烯量子点的方法。

在这种方法中,有机和无机的前体物质通过反应制备石墨烯量子点。

这种方法可以制备高纯度、单分散的石墨烯量子点。

机械剥离法是一种新兴的制备石墨烯量子点方法。

在这种方法中,石墨烯基材被机械力剥离成微小尺寸的石墨烯量子点。

这种方法可以制备出高品质的石墨烯量子点,但是需要耗费较大的能量。

2. 石墨烯量子点的光电性质石墨烯量子点具有多种优秀的光电性质,包括可见光吸收、光致发光、高强度荧光、多色发光和准二维结构等。

这些性质广泛应用于生物成像、LED显示器、荧光探针等领域。

石墨烯量子点的可见光吸收属性优秀,其吸收带随着量子点尺寸的缩小而向更短波长方向移动。

此外,石墨烯量子点的光致发光效应也具有良好的应用前景。

光致发光效应是指在受到激发后,材料能够发出荧光,从而实现物质成像或信息传递。

3. 石墨烯量子点的应用石墨烯量子点具有广泛、迅速地发展应用,其应用领域包括生物成像、荧光标记、LED显示器、光电催化等。

生物成像是石墨烯量子点的重要应用之一。

通过改变石墨烯量子点的尺寸、形状和表面官能团,可以实现对不同生物分子和细胞的检测和成像。

荧光标记是石墨烯量子点在生物和化学领域中的又一应用。

石墨烯量子点作为高度荧光性的材料,可以实现生物样品的精确标记和检测。

LED显示器是石墨烯量子点在光电领域的又一应用,它可以替代传统的荧光粉和有机染料,实现更高的效率、更低的成本和更加稳定的性能。

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶体结构材料,具有独特的物理和化学性质。

石墨烯量子点是石墨烯的纳米级别片段,具有优异的光电特性和生物相容性,在生物医学和发光材料领域具有广泛的应用前景。

本文将介绍石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究。

石墨烯量子点具有优异的荧光特性,可作为生物成像探针。

石墨烯量子点具有较高的量子产率和较长的荧光寿命,在低浓度下即可达到高亮度的荧光信号。

这使得石墨烯量子点在生物体内的成像具有较高的分辨率和较低的背景干扰。

石墨烯量子点还具有较宽的激发波长范围和可调的发射波长,可用于多模态成像,如荧光成像和二光子成像等。

石墨烯量子点具有较好的生物相容性,在生物学样品中不会引起细胞毒性和光损伤,因此可以安全地应用于体内或体外的生物成像研究中。

石墨烯量子点可以用于药物传递和治疗。

石墨烯量子点具有大的比表面积和丰富的官能团,可以有效地吸附和包埋药物分子。

其良好的生物相容性和低光毒性使得石墨烯量子点在体内的应用具有潜力。

石墨烯量子点还可以通过改变表面功能化基团来调控药物的释放速率和靶向性。

通过修饰石墨烯量子点表面的靶向分子,可以实现药物的靶向传递,提高治疗效果并减少副作用。

石墨烯量子点还可以用作发光材料。

石墨烯量子点具有宽带隙和可调的发光特性,可以通过改变其尺寸和结构来调控发光波长和发射强度。

石墨烯量子点具有较高的稳定性和较长的激发寿命,可用于发光二极管和激光器等器件的制备。

石墨烯量子点的独特光电特性还可以用于光电转换和光催化反应等领域的研究。

石墨烯量子点在生物和发光材料上具有广泛的应用潜力。

未来的研究工作应进一步探索石墨烯量子点的合成方法和表面修饰策略,提高其光电性能和生物相容性,推动其在生物医学和发光材料领域的应用。

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究石墨烯量子点是一种新型的纳米材料,由石墨烯通过化学修饰转化而来,具有优异的光学、电学和化学性质。

近年来,石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究引起了广泛关注。

本文将重点介绍石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究进展。

石墨烯量子点具有显著的发光特性,可发射出可见光甚至近红外光,在生物成像、标记和荧光探针等方面具有重要的应用潜力。

石墨烯量子点的表面易于修饰功能分子,可以作为生物标记物用于细胞和组织的荧光标记。

石墨烯量子点具有较好的荧光稳定性和生物相容性,适用于长时间的细胞追踪实验。

石墨烯量子点还可以用于生物成像。

由于其优异的荧光性能和较低的自发发光背景,石墨烯量子点成像具有高信噪比和较好的空间分辨率,可以用于活细胞成像、动物体内成像以及肿瘤诊断等领域。

石墨烯量子点还可以通过表面修饰实现对特定靶点的选择性识别和成像,为疾病的诊断和治疗提供了新的手段。

石墨烯量子点在荧光传感器和光电器件领域也有重要应用。

石墨烯量子点可以通过改变其表面修饰分子或结构来实现对不同物质的敏感识别。

通过使用特定的功能分子修饰石墨烯量子点表面,可以将其用作环境污染物的传感器。

石墨烯量子点还可以用于制备光电器件,如太阳能电池和光电二极管等。

石墨烯量子点在生物与发光材料上具有广泛的应用前景。

通过改变其表面修饰和结构,可以实现对不同物质的选择性识别和传感,提供了新的荧光成像和传感平台。

随着对石墨烯量子点的深入研究,相信其在生物医学和光电器件领域的应用将得到进一步拓展,并为相关领域的研究和应用提供新的思路和方法。

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究石墨烯量子点是一种近年来备受关注的新型纳米材料,具有优异的电学、光学和化学性能,因此在生物医学和发光材料领域有着广泛的应用前景。

本文将重点探讨石墨烯量子点在生物和发光材料上的应用研究进展,以及其潜在的应用价值。

石墨烯量子点在生物医学领域的应用备受关注。

由于其优异的生物相容性和荧光特性,石墨烯量子点被广泛用于生物成像、生物标记和药物输送等方面。

石墨烯量子点可以被用于检测生物标志物、细胞成像以及肿瘤诊断等。

研究表明将石墨烯量子点修饰在生物靶向分子上,可以实现对肿瘤细胞的靶向成像和治疗。

石墨烯量子点还可以作为生物传感器,用于检测生物分子、离子和细胞等,具有重要的临床诊断价值。

石墨烯量子点在生物医学领域的应用前景非常广阔。

石墨烯量子点在发光材料领域也表现出了巨大的潜力。

石墨烯量子点具有优异的光学性能,包括高荧光量子产率、良好的光稳定性和宽波长调控范围等特点,使其成为理想的发光材料。

石墨烯量子点可以被用于制备高性能的有机发光二极管(OLED)、荧光标记物和荧光探针等。

石墨烯量子点还可以被应用于白光LED、激光和光伏等领域。

石墨烯量子点在发光材料领域的应用不仅可以提高材料的光电转换效率,还可以拓展材料的应用范围,具有重要的实际应用价值。

在石墨烯量子点的应用研究中,还存在一些问题亟待解决。

石墨烯量子点的制备方法需要进一步优化,以提高其制备的效率和稳定性。

石墨烯量子点的毒性和生物安全性问题也需要加强研究,以确保其在生物医学应用中的安全性。

石墨烯量子点的发光机理和光学性能也需要深入研究,以拓展其在发光材料领域的应用。

未来在石墨烯量子点的应用研究中,需要进一步加强材料的基础研究和技术创新,以解决现实中的应用问题。

《石墨烯量子点合成与表征》实验综述报告

《石墨烯量子点合成与表征》实验综述报告

《石墨烯量子点合成与表征》实验综述报告何月珍;孙健【摘要】A new comprehensive experiment - synthesis and characterization of graphene quantum dots was recommended, and its goals, principles, instruments and agents, procedures, and the issues that need to pay attention to in the experiments were studied. The experiment was basedon the focus of chemistry, material science, and biology, and covered many experimental skills that college students learned in basic chemistry experiment, such as preparation of compounds, component analysis, and characterization by instrumentals. This experiment had a easily synthetic method, all-round characterization method, modular contents, and flexible scheduling, so it can be as the comprehensive experiment course for the students in chemistry and chemical engineering major.%介绍一个综合化学实验———石墨烯量子点的制备及其表征,阐述了其实验目的、实验原理、仪器和试剂、实验步骤和注意事项。

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究
石墨烯量子点是一种新型的发光纳米材料,具有很高的发光效率、较宽的发射光谱范
围和优良的光稳定性。

由于其在生物学和发光材料领域的独特性能,石墨烯量子点在荧光
标记、生物成像、生物传感和发光材料方面得到了广泛的关注和研究。

本文就石墨烯量子
点在生物与发光材料上的应用进行综述。

石墨烯量子点在生物成像方面也具有重要的应用价值。

石墨烯量子点的窄带发射光谱
范围和高荧光量子产率使其成为一种很好的活细胞成像探针。

石墨烯量子点能够通过与靶
标分子的特异性结合来实现靶标的荧光成像,对生物分子的定位和追踪提供了有力的工具。

石墨烯量子点还可以通过与其他成像探针的耦合,实现多模式成像,提高成像的信息量和
准确性。

石墨烯量子点还可以应用于生物传感领域。

石墨烯量子点可通过与生物分子的相互作
用来实现对生物过程的监测和分析。

石墨烯量子点可以通过与蛋白质、核酸、多肽等生物
分子的特异性结合来检测靶标分子的含量和活性变化。

通过表面修饰和功能化,石墨烯量
子点可以实现对不同生物分子的选择性识别和定量分析。

石墨烯量子点还具有应用于发光材料的巨大潜力。

石墨烯量子点的高发射效率和较宽
的发射光谱范围使其成为一种很好的发光材料,可用于LED、OLED等光电器件的制备。


墨烯量子点还可以通过控制其大小、形状和表面修饰来调控其发光特性,实现对发光颜色、光强和稳定性的调控。

石墨烯量子点还具有良好的光学透明性和可溶性,可以与其他材料
进行复合,制备出具有特殊发光性能的复合材料。

石墨烯量子点在荧光探针检测中的应用研究

石墨烯量子点在荧光探针检测中的应用研究

石墨烯量子点在荧光探针检测中的应用研究石墨烯量子点 (Graphene quantum dots, GQDs) 是一种新型的碳基材料,其具有高比表面积、优异的光学和电学性能。

近年来,石墨烯量子点在生物荧光探针检测中的应用研究备受瞩目。

本文将探讨石墨烯量子点在荧光探针检测中的应用研究。

一、石墨烯量子点的制备与特性石墨烯量子点是由石墨烯层剥离形成的直径小于 10 nm 的量子粒子。

石墨烯量子点的特殊结构和纳米级尺寸使其具有一系列优异的性能,如宽波长荧光、较高的荧光量子产率、稳定的荧光性能和良好的生物相容性。

石墨烯量子点的制备方法包括化学还原法、碳热还原法和激光还原法等。

其中,化学还原法是最常见的一种制备方法,其基于化学氧化石墨烯并通过还原剂还原回石墨烯量子点的过程。

通过对制备条件的调控,可以获得大小、形状和表面性质不同的石墨烯量子点。

二、石墨烯量子点在荧光探针检测中的应用石墨烯量子点在荧光探针检测中的应用主要表现在以下几个方面。

1. 蛋白质检测石墨烯量子点能够与蛋白质发生特异性相互作用,具有极高的灵敏度和准确性。

石墨烯量子点可以结合蛋白质表面上的氨基酸残基,形成稳定的复合物,从而实现对蛋白质的检测。

石墨烯量子点还可以作为标记物,结合适当的抗体实现蛋白质的定量检测。

2. 生物成像石墨烯量子点具有良好的生物相容性和低毒性,能够被生物体内的细胞或组织吸收,从而在生物成像方面得到广泛应用。

石墨烯量子点可以用于癌细胞、病毒以及细菌等生物组织成像,具有高分辨率和高灵敏度。

3. 生化分析石墨烯量子点具有较高的表面积,可以用作检测生物分子的传感器。

石墨烯量子点可以通过表面修饰实现对各种生物分子的检测,如 DNA、RNA、小分子和离子等。

此外,石墨烯量子点还可以用于微生物感染分析和药物筛选等生化领域。

三、石墨烯量子点在荧光探针检测中的优势和未来发展和传统荧光探针相比,石墨烯量子点具有以下几个优势:1. 荧光强度高:石墨烯量子点的荧光量子产率可达 35%,相较于金属离子和有机荧光染料具有更高的荧光强度。

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究石墨烯量子点是由石墨烯片层通过化学、物理方法获得的纳米材料,具有优异的光电性能和化学稳定性,在生物和发光材料方面具有广泛的应用潜力。

本文将重点介绍石墨烯量子点在生物和发光材料上的应用研究。

石墨烯量子点在生物领域中的研究主要集中在生物成像、生物探针以及药物传输等方面。

石墨烯量子点由于其优异的光学性质,成为生物成像技术的热门材料之一。

石墨烯量子点具有较窄的发射带宽,红外可见光区域高吸光度,强烈的荧光信号和优异的光稳定性,提供了优良的成像性能。

石墨烯量子点还可以通过合成控制其荧光发射波长,从而实现多种颜色的荧光成像。

石墨烯量子点还具有较小的体积和良好的生物相容性,可以在体内进行细胞和组织成像。

石墨烯量子点还可以作为生物探针用于检测生物分子和细胞。

石墨烯量子点通过表面功能化,可以选择性地与靶分子或细胞结合,实现高灵敏度的检测。

石墨烯量子点可以通过修饰特定的功能基团,用于检测生物大分子如蛋白质、核酸等。

石墨烯量子点还可以通过调控其表面的化学环境,实现对细胞内离子浓度、酸碱度等的检测。

这些检测手段对于生物医药研究和临床诊断具有重要意义。

石墨烯量子点还可以应用于药物传输和治疗。

石墨烯量子点可以通过改变其表面性质和结构,实现对药物的包装和传递。

石墨烯量子点还可以通过光热效应和荧光响应等机制,实现肿瘤的光热治疗和药物释放。

这些应用为石墨烯量子点在肿瘤治疗和药物传输方面提供了新的途径和思路。

除了生物领域,石墨烯量子点还在发光材料方面展现出了巨大潜力。

石墨烯量子点具有优异的荧光性能,可以作为发光材料应用在LED、荧光显示、激光器等领域中。

石墨烯量子点通过调整其粒子大小和表面官能团,实现了对发光波长的调控,并具有良好的发光性能和色纯度。

这些特性使得石墨烯量子点成为发光领域中的一种重要的新材料。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

石墨烯调研报告(石墨烯量子点)零维的石墨烯量子点(grapheme quantum dots, GQDs),由于其尺寸在10nm以下,同二维的石墨烯纳米片和一维的石墨烯纳米带相比,表现出更强的量子限域效应和边界效应,因此,在许多领域如太阳能光电器件,生物医药,发光二极管和传感器等有着更加诱人的应用前景。

GQDs的制备GQDs具有特殊的结构和独特的光学性质,即有量子点的光学性质又有氧化石墨烯特殊的结构特征。

GQDs的粒径大多在10 nm左右,厚度只有0.5到1.0 nm,表面含有羟基、羰基、羧基基团,使得其具有良好的水溶性。

GQDs的制备方法有自上而下法(top-down)与自下而上法(bottom-up)两种。

top-down 法指将大片的石墨烯母体氧化切割成尺寸较小的石墨烯纳米片,经进一步剪切成GODs,主要有水热法、电化学法和化学剥离碳纤维法。

水热法是制备GQDs最为常见的一种方法,先将氧化石墨烯在氮气保护下热还原为GNSs,接着将GNSs置于混酸(混酸体积比VH2SO4/VHNO3 =1:3)中超声氧化,再将氧化的GNSs置于高压反应釜中200℃热切割。

反应机理如图3所示,Pan等采用该方法化学切割石墨烯制备GQDs,其径主要分布在5-14 nm,并发现量子点在紫外区有较强光学吸收,吸收峰尾部扩展到可见区。

光致发光光谱一般是宽峰并且与激发波长有关,当激发波长从300到407 nm变化,发射峰向长波方向移动,激发波长为60nm时,量子点发出明亮的蓝色光,此时发射峰最强。

图3. 水热法制备GQDs反应机理Fig. 3 mechanism for the preparation of GQDs by hydrothermal methodJin等采用两步法,先用水热法制备出GQDs,再将聚乙二醇二胺修饰到GQDs 上。

该法制备的胺功能化的石墨烯量子点可通过功能化物的迁移效应有效地调节石墨烯量子点的光致发光性能。

上海复旦大学石墨烯研究人员采用在分散在水中的氧化石墨烯的悬浮液中加入胺类钝化剂(氨水(NH3.H2O)、苯胺、聚乙烯亚胺(PEI)、三乙胺((C2H5)3N)、氯化铵(NH3Cl)或N、N- 二甲基甲酰胺(DMF)等),反应的温度控制在150~250℃,反应时间在30min~12h然后再进行水热钝化处理,即得到具有较高的量子产率的的石墨烯量子点,平均粒度可达3.45nm。

这种方法操作非常简便,反应时间短,对环境友好,所得的量子点量子产率高,且性质容易通过改变钝化剂的种类来进行调控。

Zhou等采用光照芬顿反应法,在亚铁离子和双氧水同时存在条件下,经紫外灯照射石墨烯,得到粒径约为40nm,高度约为1.2 nm的GQDs。

该法操作简单,可通过控制光照时间来调节GQDs的粒径大小。

Li等采用电化学法,以高氯酸四丁基铵(TPAB)为氮源,石墨烯膜为工作电极, 乙腈为电解液,在±3.0V 范围内连续扫循环伏安,溶液颜色由无色变为黄色,蒸干乙腈,透析并过滤,将固体分散于二次水中,得到氮掺杂石墨烯量子点(NGQDs)。

如图4所示,该法制备的NGQDs在365nm紫外灯下发蓝色荧光,粒径主要分布在2-5nm之间。

图4. NGQDs 荧光照片、结构示意图及TEM 图像Fig 4 fluorescence photograph、structure diagram and TEM figures of NGQDsZhang等在碱性条件下电解石墨棒制备GQDs。

将石墨棒作为阳极,以铂为对电极,置于7mL浓度为0.1 mol/L的氢氧化钠溶液中,电流强度范围为80-200 mA cm-1,得到的溶液用水合肼溶液处理,得到黄色发光、粒径为5-10 nm的GQDs。

电化学法制GQDs 的工艺过程可归纳为三个阶段:第一阶段是剥落发生前的诱导期,电解液颜色从无色到黄色再到暗棕色;第二阶段石墨阳极明显膨胀;第三阶段石墨片自阳极剥落袁同电解液一起形成黑色浆体,反应机理如图5所示。

图5 电化学法制备GQDs反应机理Fig5 mechanism for the preparation of GQDs by electrochemical strategyPeng等采用化学剥离碳纤维法,以树脂基碳纤维为母体,经酸氧化将碳纤维中的堆积的石墨剥离,一步就可制得粒径分布为1-4 nm,高度为0.4-2 nm的GQDs。

该法制备的GQDs边缘大多呈锯齿状,由1-3层石墨烯构成,并可通过控制温度来调节GQDs 的尺寸大小进而达到改变其荧光颜色的目的。

bottom-up法指小分子前驱体经芳基氧化聚合作用得到GQDs。

常见的方法有溶液聚合法,微波辅助水热法和可控热解多环芳烃法等。

Li等将增溶基团2’,4’,6’-三烷基取代苯环共价连接到石墨烯基边缘制备GQDs,大致步骤是用小分子(如3-碘-4-溴苯胺或其他苯衍生物)逐步反应制得聚苯树突状前体,再经氧化反应得石墨烯基, 最后制得GQDs。

Li等制备大尺寸GQDs采用新的增溶方法是在石墨烯核周围生成一个三维的“笼”,将2’,4’,6’-三烷基取代苯环共价连接到石墨烯基边缘致使其拥挤,则石墨平面外围的苯基因此变得扭曲,石墨烯在三维方向上层间距增加形成笼状结构,如图6所示,这极大地减小了因短程距离引起的层间吸引力,从而达到增溶目的。

图6 溶液化学法制备GQDs: (a) GQDs的结构图;(b)GQDs的制备流程图Dong等采用直接聚合法,以柠檬酸(CA)为前驱体,加热至200℃,通过控制CA的碳化时间可选择性地制备GQDs或GO。

如图7所示,CA分子间脱水聚合,当反应时间较短,CA部分碳化时形成GQDs;当反应时间较长,CA完全碳化聚合成GO。

GQDs 和GO在365nm紫外灯下均呈现蓝色荧光。

图7 合成GQDs和GO的图解Qu等在Dong的基础上,采用溶液化学法,以柠檬酸(CA)为前驱体,尿素(UA)为氮源,硫脲(TU)为氮源和硫源,成功制备了氮掺杂石墨烯量子点(NGQDs)和硫氮共掺杂石墨烯量子点(SNGQDs)。

如图8所示,水热条件下CA先自组装聚合成表面含有羟基和羧基的GQDs,UA或TU中的-NH2及含S基团连接到GQDs表面的羧基或羟基上,形成NGQDs或SNGQDs。

该法制备的NGQDs和SNGQDs粒径主要分布在2.0-4.0nm;量子产率高,分别可达78%和71%;在可见光下分别呈黄色和绿色,在365nm紫外灯下都呈蓝色,且SNGQDs在550nm和590nm处分别呈红色和紫色。

图8 NGQDs和SNGQDs的生长机理Tang等采用微波辅助水热法,以葡萄糖为前驱体制备GQDs。

如图9所示,在微波水热环境下,葡萄糖脱水经C=C形成GQDs核心,随反应时间延长GQDs逐渐长大,反应时间是GQDs粒径大小的决定性因素。

该法制备的GQDs结晶度高,平均粒子大小在3.4 nm左右,在365 nm 紫外灯下发蓝光。

图9 微波辅助水热法(MAH)制备GQDsLiu等采用可控热解多环芳烃法,以六苯基苯(HBC)为碳源制备出大小约为60nm、厚度约为2-3nm、粒径统一的彩色荧光GQDs。

如图10所示,首先HBC在高温下热分解自组装成人工石墨,接着经改进的Hummers方法氧化剥离,之后与聚乙二醇胺混合加热回流48h并用肼还原得到GQDs。

该法制备的GQDs稳定性好,室温放置一年仍不变质,形貌和粒径大小可通过热解温度来调节。

图10 以六苯基苯(HBC)为碳源制备光致发光GQDs的过程图解Sheng 等采用紫外光刻蚀干法制备了石墨烯量子点,通过将石墨烯溶液旋涂在云母薄片上。

经干燥得到氧化石墨烯/云母薄膜,采用80~200W、主波长275nm或372nm的紫外灯进行照射1~60min,制成单层的石墨烯量子点薄膜。

石墨烯量子点薄膜明场和荧光照片如图11所示,选择不同波段的激发光,薄膜的荧光强度不同,其中以近红外区的荧光强度最强,并且荧光衰减很慢。

图11 石墨烯量子点薄膜明场和荧光图GQDs的性质(1)光致发光石墨烯量子点在紫外区有较强光学吸收,吸收峰尾部扩展到可见区。

光致发光光谱一般是宽峰并且与激发波长有关,当激发波长从300到407 nm变化,发射峰向长波方向移动,激发波长为360 nm时,量子点发出明亮的蓝色光,此时发射峰最强。

发光光谱是电子从最低未占据分子轨道向最高占据分子轨道跃迁产生的。

带隙大小与量子点尺寸有关,当量子点尺寸增加带隙逐渐降低,不同粒径石墨烯量子点混合样品具有不同的激发和发射光谱。

石墨烯量子点溶液的pH也会影响发光强度。

如Pan等报道了石墨烯量子点在碱性条件下荧光较强而在酸性条件下荧光几乎完全猝灭。

如果pH在13和1之间变化,光强度也随之可逆地变化,这会限制量子点的应用范围。

Shen等将量子点表面用聚乙二醇钝化解决了这个问题。

量子点在中性溶液中具有较强的荧光,在酸性和碱性溶液中强度降低约25%。

聚乙二醇修饰的石墨烯量子点量子产率可达28%,比纯量子点高两倍。

也就是说量子点表面钝化后可显著增强量子点荧光。

除了尺寸和酸碱度之外,还有其他因素影响石墨烯量子点的发光性能。

Eda等发现经肼蒸汽还原处理后石墨烯量子点的荧光强度会变化,可能是与极小的sp2簇的变化有关。

Gokus 等人通过实验发现光致发光强度和石墨烯厚度直接相关。

单层石墨烯发光较强,但多层石墨烯发光情况却不同。

用氧气等离子层层刻蚀后,双层和多层的石墨烯仍然不发光,说明最上一层的荧光发射被底下未处理的层猝灭了。

(2)上转换发光最近上转换荧光材料引起了科研工作者广泛的关注。

而石墨烯量子点的上转换发光研究的却较少。

Shen 等制备的石墨烯量子点在980 nm激光激发下发出绿光,具有上转换荧光性质。

激发波长从600 nm 变到800 nm,上转换发射峰随之变化,从390 到468 nm,且激发光能量和上转换发射光能量之间的差值不变,大约1.1eV。

Shen等人认为可能的原因是石墨烯量子点卡宾基态的多重性,具有σ和π两个轨道,而两个轨道之间的能级差接近1.1 eV。

(3)低细胞毒性石墨烯量子点的细胞毒性已被很多课题组研究。

Dai和Yang课题组通过细胞实验研究都发现石墨烯量子点具有较低的毒性。

加入400 mg量子点到150mL细胞液中,细胞的活性没有明显地降低。

因此所合成的石墨烯量子点可用于体外、活体生物成像和生物医学领域,并且具有较高的允许浓度。

(4) 其他性质由于具有石墨烯的物理结构,石墨烯量子点还具有其他特性。

石墨烯量子点是很好的电子给体同时又是电子受体。

Hamilton及其合作者通过在极性表面上通过控制量子点的取向来组装胶体石墨烯量子点制备了圆盘形纳米结构材料。

量子点的取向可以通过化学作用测定出来。

相关文档
最新文档