石墨烯量子点(GQD)是一种新型荧光碳纳米材料,因其独特的光学性能被视为影响全球的显示技术革命。同时它还具有低毒性、水溶性好以及易于表面功能化等优良性能,已广泛用于生物成像、光伏器件、传感器、显示技术以及光催化等领域。近年来,随着研究的不断深入,寻找更为简便、绿色、安全、低耗的制备方法及制备前体以合成性能更为优良的,具有高附加价值的GQD仍是本研究领域的热点之一。水热碳化法是一种简单、高效、绿色的产碳途径,在开发新型碳材料和碳基复合材料,及扩大这些材料的应用领域方面具有广阔的发展前景。而纤维素作为自然界最为丰富的碳源之一,是制备GQD前体的极好选择。基于此,本文的主要研究内容及创新点如下:1.首次选用菠萝叶纤维(PALF)纤维素作为GQD制备的碳源。菠萝是海南特色水果,菠萝叶是菠萝种植的废弃物,因其纤维中纤维素含量高达60.7%,故选其作为GQD的碳源以达到变废为宝的目的。了解原材料的成分组成,是应用研究的基础,本研究先对菠萝叶及其叶纤维进行了全面的成分分析,为后续合理的开发利用提供理论依据。2.使用酸碱联合法提取PALF中的纤维素,采用水热碳化法合成GQD的碳源。探究了反应时间、反应温度对碳源的形貌、尺寸的影响,确定了 250℃ 4h为碳源的制备条件。3.对比碱性条件下水热制备的GQD和常规强酸超声制备的,发现单独在碱性条件下制备的GQDs较常规的富氧酸性条件制备的产率高且该方法简单、安全、环保并且对反应装置要求低。利用透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、X光电子能谱(XPS)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、热重(TG)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和荧光光谱对所制备GQD的形貌、结构和光学性能等进行了表征。表征结果证明制备的GQDs含氧官能团增加,在紫外或可见光下能发出蓝色或绿色的荧光。在水中具有良好的分散性、荧光稳定性和激发波长依赖性。GQD与金属离子的结合会在不同程度上减弱甚至淬灭GQD荧光,以汞离子的反应最为灵敏,加入后可使GQD的荧光强度降至原来的10%,其次是稀土离子。同时,在GQD-金属离子结合的水溶液中加入磷酸盐溶液后可使荧光恢复,故GQD-金属离子这一荧光感应系统可作为磷酸盐离子的探测器。