摘要：本论文分别考察采用以柠檬酸为有机前体热解法制备石墨烯量子点（GQDs）和以尿素为氮源水热法制备掺氮石墨烯量子点（N-GQDs），并研究其光电性能、红外、紫外及荧光等性质。优化合成路线，制备出性能优良的石墨烯量子点，并将其成功应用于六价铬离子的测定。51870

毕业论文关键字：石墨烯量子点、制备、性质、六价铬离子

Study on the preparation and characterization of graphene quantum dots

Abstract: In this paper, used citric acid as organic precursor, the graphene quantum dots (GQDs) were prepared by pyrolysis method. And used urea as a nitrogen source, the nitrogen-doped graphene quantum dots (N-GQDs) were prepared by hydrothermal method. The properties of GQDs and N-GQDs, such as photoelectric, fluorescence, UV and IR were investigated. The synthetic route was optimized and graphene quantum dots with excellent properties were prepared and applied in the determination of Cr(VI) successfully.  

Keywords: Graphene quantum dots; Preparation; Performance; Cr(VI)

目录

前言

1.实验部分

1.1仪器与试剂

1.1.1实验试剂

1.1.2实验数据

1.2石墨烯量子点的制备

1.2.1热解法制备石墨烯量子点

1.2.2水热法制备掺氮石墨烯量子点

1.3石墨烯量子点的性质研究

1.3.1红外光谱的测量

1.3.2紫外光谱的测量

1.3.3荧光光谱的测量

1.3.4光电性质的测量

1.4不同时间制备的石墨烯量子点的紫外和荧光性质

1.5六价铬离子的检测

2.结果与讨论

2.1 GQDs和N-GQDs红外光谱分析

2.2 GQDs和N-GQDs紫外光谱分析

2.3 GQDs和N-GQDs荧光光谱分析

2.4 GQDs和N-GQDs光电流的分析

2.5制备时间对GQDs紫外和荧光性质的影响

2.6荧光探针法测定六价铬离子

3.应用与展望

致谢

参考文献

前言

纳米材料是二十一世纪研究的重点材料之一，石墨烯量子点（GQDs）作为其中一员受到越来越多人的关注。GQDs以其优良的性能[1]吸引了一大批科学家参与到研究中，目前已有很多文献报道通过各种方法合成了不同荧光颜色，包括紫色[2]、蓝色[3]、绿色[4]、黄色[5]，及红色[6]，部分方案合成出的GQDs具有相似的荧光性质，即发射波长会随着激发波长的红移而红移。 

GQDs 同时拥有石墨烯和量子点的优点，且不含重金属元素，有良好的生物相容性能；π-π共轭网络增强了其表面连接性能，大量的表面含氧官能团增加了其比表面积[1]。上述优点使GQDs可以作为荧光探针应用于生物成像和离子探测等方面，目前为止已有文献报道用GQDs探测铁［7］、铜［8］、汞［9］、镍［10］和铅［11］等。因此本文提出以GQDs构建检测六价铬离子的荧光探针，以期能够找到一个便捷的六价铬离子检测方法。GQDs的应用范围十分广泛，除了荧光探针外，在药物运输、细胞成像、光学及电学器件、电化学生物传感器、疾病检测、电化学催化剂等方面都有很好的应用前景。 

目前制备石墨烯量子点的方法主要可以分成两类：一是自上而下的合成方法主要包括溶剂热法[12-14]、电子束蚀法[15-16]、电化学剥离法[17-22]、和氧等离子体处理法[23-26]等；二是自下而上的合成方法主要包括溶液化学法[27-30]、有机前驱体热解法[31]、微波水热法[33-35]。还有一些其他方法如富勒烯开笼法[36-37]。其中比较常用的GQDs 合成方法是水热法和热解法，这两种制备方法具有易懂、操作简单、成本低廉、符合绿色化学的特点。

本文的主要内容是分别采用水热法和热解法，以柠檬酸为原料制备GQDs和以尿素作为氮源制备N-GQDs。优化实验条件，研究其光电性能、紫外、红外及荧光等性质，制备优良的石墨烯量子点。并在此基础上构建检测六价铬离子的荧光探针。