【摘 要】
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石墨烯量子点（Graphene Quantum Dots,GQDs）具有一系列的优点并且在光电器件、光催化、生物成像、细胞成像、药物输运和荧光探针等方面被广泛研究和应用,而影响GQDs的性能包括多方面。其中一个改变其性能的重要方法就是通过对GQDs掺杂或者对其表面进行修饰。对于氮掺杂型的GQDs已被广泛的研究,GQDs通过掺氮后其很多性能都发生了重要的改变,尤其是能带隙得到很大的改善。其中关于硼、
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石墨烯量子点（Graphene Quantum Dots,GQDs）具有一系列的优点并且在光电器件、光催化、生物成像、细胞成像、药物输运和荧光探针等方面被广泛研究和应用,而影响GQDs的性能包括多方面。其中一个改变其性能的重要方法就是通过对GQDs掺杂或者对其表面进行修饰。对于氮掺杂型的GQDs已被广泛的研究,GQDs通过掺氮后其很多性能都发生了重要的改变,尤其是能带隙得到很大的改善。其中关于硼、硫掺杂GQDs也有不少报道,然而关于对称掺杂GQDs的研究和应用相对较少。我们则是通过对称性掺杂GQDs对电子性质与光学特性进行调制,本文主要内容包括以下几个方面:（1）探究GQDs的尺寸对其电子性质与光学特性的影响,对不同尺寸的GQDs的光电特性进行了研究。研究表明,随着GQDs的尺寸的扩大,结合能与比结合能也随之增大,HOMO-LUMO能隙值则随着GQDs团簇尺寸的增加而减小;尺寸的改变对红外光谱、拉曼光谱与紫外-可见吸收光谱有调制作用,并且随着尺寸的增加紫外-可见吸收光谱出现红移现象。（2）通过B/N单原子掺杂,了解不同位置的B/N掺杂对GQDs的电子性质与光学性质的影响。首先考虑相同原子掺杂情况下,不同的掺杂位置对GQDs的电子性质以及光学特性的影响;其次比较相同位置掺杂的情况下,分析不同的掺杂原子GQDs的电子性质以及光学特性影响。结果表明,随着B掺杂的位置越来越靠近边缘,能带隙呈现先减小后增大;N掺杂的位置越来越靠近边缘,能带隙呈现先增大后减小;B掺杂越靠近团簇边缘,吸收峰所处位置的波长变长,频率降低从而出现红移现象;N掺杂越靠近团簇边缘,吸收峰所处位置的波长变短,频率升高从而出现蓝移现象。（3）在正六边形GQDs的中心苯环处进行掺杂,利用B/N双原子的三种掺杂,包括B双原子掺杂、N双原子掺杂和BN杂原子掺杂,考虑到掺杂原子的对称性,每种掺杂又分别进行邻位掺杂、间位掺杂以及对位掺杂。利用相关量子化学计算软件,对这些掺杂GQDs的电子性质以及光学特性进行了研究。研究表明,无论何种掺杂,间位的能带隙都低于邻位与对位,并且邻位与对位的能带隙相差较小;无论何种掺杂,间位掺杂的吸收峰强度都低于邻位掺杂与对位掺杂,并且间位掺杂吸收峰对应的波长出现红移。
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