【摘 要】
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近年来,由于石墨烯量子点(GQDs)具有与结构有关的独特特性,例如光学、电学和光电特性,人们对其进行了广泛的研究。由于其固有的惰性碳性质,量子点在化学和物理上都是稳定的,因此被认为是一种新型量子点。此外,GQDs由于其无毒且具有生物惰性,因此对环境友好,引起了学术界和工业界的广泛关注。对石墨烯量子点进行掺杂,则可以进一步优化其各方面的性能。例如,掺杂氮原子可增加其石墨烯量子点的表面极性,并且可以提
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近年来,由于石墨烯量子点(GQDs)具有与结构有关的独特特性,例如光学、电学和光电特性,人们对其进行了广泛的研究。由于其固有的惰性碳性质,量子点在化学和物理上都是稳定的,因此被认为是一种新型量子点。此外,GQDs由于其无毒且具有生物惰性,因此对环境友好,引起了学术界和工业界的广泛关注。对石墨烯量子点进行掺杂,则可以进一步优化其各方面的性能。例如,掺杂氮原子可增加其石墨烯量子点的表面极性,并且可以提高其荧光量子产率。然而,如何制备高质量可调控且具有高荧光量子产率的石墨烯量子点依然是目前研究的重要问题。本论文通过水热法制备了具有高荧光量子产率的掺杂石墨烯量子点,并初步探究了其制备条件及应用。本论文主要研究内容及结果如下:(1)以柠檬酸和3,4-二氯苯胺为原料,通过一步水热法制备了氮、氯共掺杂石墨烯量子点(N,Cl-GQDs),并成功设计出可以检测四环素的荧光探针。对所制备的N,Cl-GQDs进行结构表征和光学性能测试,结果表明制备的N,Cl-GQDs具有较高的光致发光量子产率(PLQY)其值为23.2%,在紫外灯照射下显示出强蓝色荧光,具有与激发无关的发射、高单分散性、良好的光稳定性和生物相容性以及低毒性等特性。基于N,Cl-GQDs构建的荧光探针可通过其荧光强度的监测来实现对四环素的超灵敏性检测。通过在N,Cl-GQDs溶液中添加少量的四环素,可以明显的观察到N,Cl-GQDs的荧光猝灭,荧光强度几乎为零。最后,证明了N,Cl-GQDs可作为一种用于检测四环素的荧光探针,其检测限为68 n M,这在生物传感器和生物成像方面具有巨大的潜力。(2)以柠檬酸和邻苯二胺为前驱体制备出具有黄色强固态荧光的氮掺杂石墨烯量子点(N-GQDs)。利用XRD、Raman、TEM、AFM、XPS、FT-IR、PL等各种测试手段对所制备的N-GQDs进行分析研究。在365 nm紫外光照射下,处于水溶液状态下的N-GQDs呈蓝色荧光,量子产率为58%。随着N-GQDs浓度的增加,光致发光显示出从蓝色到黄色的明显红移。对于固态的N-GQDs,在405 nm激发下可实现具有28%的高光致发光量子产率(PLQY)的黄色发光。最后,通过简单地调整发射蓝光InGaN芯片中N-GQDs的厚度和浓度,可以构造出具有改善的显色指数(CRI)和相关色温(CCT)的白光发光二极管(WLED)器件来实现颜色转换器。
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