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单原子层石墨烯纳米片的成功剥离激发人们对其他范德华二维层状结构材料的研究热潮,包括氮化硼、过渡金属硫化物、黑磷等。这些二维材料纳米片有着相同的结构特性,面内原子间存在强烈的共价键,层间以微弱的范德华力相连。作为纳米材料的另一种结构形式,量子点因其量子尺寸效应和边缘效应而展现出优异的电学和光学特性。目前制备二维层状材料量子点的途径以“自上而下”法为主,包括有液相超声法、离子插层法等,存在反应条件苛刻、时间冗长、后续处理过程繁琐等弊端。本文创新性地提出用涡旋剪切剥离法来制备bN、WS2、MoS2、黑磷等量子点,该制备方法具有简单易行、快速高效的优点;同时,采用水热法以蔬菜为碳源制备碳量子点。进一步地,本文开展了二维层状材料量子点的生物诊疗初探和金属离子检测应用研究。本人具体研究内容和研究结果如下:1.采用涡旋剪切剥离法成功制备高质量BN和WS2量子点。利用高速旋转的刀片在有机溶剂中裂解粉末状BN和WS2,所制备的量子点采用TEM、AFM、Raman、XPS、UV/Vis等进行表征,从实验结果可以看出用这种方法制备的量子点具有较好的分散性,粒径均匀,高分辨TEM观察到清晰有序的晶格条纹,说明量子点具有较好的结晶质量。采用相同的制备策略,可以获得MoS2、黑磷和碳等材料的量子点,证明涡旋剪切剥离法具有制备二维层状材料量子点的普适性。本文用流体动力学中的涡旋理论在高剪切速率引起的粘滞亚区域进行解释,为实验结果提供依据。2.通过MTT法对BN和碳量子点标记的Hela细胞进行毒性测试,证明量子点具有良好生物兼容性和低毒性;通过激光共聚焦荧光显微镜观察到BN和碳量子点标记的Hela细胞荧光发光。WS2量子点分散液的激光辐照实验表明,在大约7.5 min时间里,WS2量子点分散液温度从24.2℃升高到51.4℃,证实WS2量子点具有优异的光热性能。3.利用水热法以芹菜为碳源制备出高质量碳点。将芹菜和去离子水置于聚四氟乙烯反应釜中水热,在一定时间和温度后过滤离心得到碳点。TEM表明碳点颗粒均匀;红外光谱表明所得碳点含有丰富含氧官能团,证明水溶性好;荧光光谱表明碳点荧光性能优异;PH值和氯化钠离子浓度评估表明碳点有较稳定的光学特性。在重金属离子检测应用方面,通过在相同条件下利用碳点对不同金属离子的检测,本文所制备的碳点对铁离子的敏感度最强。