功能化石墨烯量子點的分析應用研究.pdf

1、光學傳感器具有快速、簡單、低成本和易小型化等優(yōu)點，已得到廣泛應用。石墨烯是一種二維平面的晶形結構，有很獨特的物理和化學性質。在近十幾年中，石墨烯的得到了飛速的發(fā)展。它在電子設備以及分子傳感器中，有很大的應用潛能。當石墨烯變?yōu)樾∮?00nm的表面帶含氧基團的石墨烯片時，將其稱為石墨烯量子點。作為石墨烯家族的最新成員，石墨烯量子點（graphene quantumdots，GQDs）除了具有石墨烯優(yōu)異的性能之外，還因其明顯的量子限域效應和尺

2、寸效應，展現出了一些新穎的特點。比如優(yōu)異的光學性質、低的毒性、良好的生物兼容性和廉價的制備成本等特點。本文重點關注功能化的石墨烯量子點的合成方法及其分析應用研究。主要內容有以下幾個方面:
　　(1)通過簡單的一鍋法合成的石墨烯量子點。以檸檬酸做為碳源，以氨水做為氮源，合成出氮參雜的石墨烯量子點。用該方法合成的氮參雜的石墨烯量子點熒光量子產率高于普通的石墨烯量子點七倍。通過紅外、XPS(X射線光電子能譜）證明氮元素成功參雜到石墨烯量

3、子點表面。通過原子力顯微鏡、透射電鏡及熒光對石墨烯量子點進行表征，結果表明石墨稀量子點有1-4層石墨烯層，厚度在0.5nm～1.2nm，粒徑在6.4±0.3nm，其熒光具有激發(fā)波長依賴，當激發(fā)波長從310nm變至390nm時，熒光發(fā)射峰位置相應的從424nm移至456nm，光致發(fā)光強度迅速降低。實驗證明，用該方法合成的氮參雜的石墨烯量子點抗鹽能力較強，及時1M的NaCl對其發(fā)光幾乎沒有影響。但是pH值對石墨烯量子點的發(fā)光有很大的影響，酸

4、性條件下發(fā)光弱，堿性條件下發(fā)光較強。氮參雜的石墨烯量子點表面富有羥基、羧基以及氨基，能與六價鉻發(fā)生氧化還原反應，將六價鉻還原成三價鉻吸附在氮參雜的石墨烯量子點的表面而至其熒光淬滅。據此構建了測定六價鉻的新方法，并且成功用于水樣中六價鉻的選擇性測定。
　　(2) L-半胱氨酸功能化的石墨烯量子點是通過一步法成功的合成。以檸檬酸做為碳源，加入1-半胱氨酸，在200℃條件下反應8小時，得到1-半胱氨酸功能化的石墨烯量子點，通過紅外、TE

5、M、AFM對石墨烯量子點進行表征，結果表明L-Cys@GQDs的粒徑在3.0±1nm之間，厚度在0.2nm～1.4nm，由1-4層石墨烯層組成，其熒光性質沒有激發(fā)波長依賴性，當激發(fā)波長從310nm變至380nm時，光發(fā)射峰位置基本沒有移動。L-半胱氨酸功能化的石墨烯量子點抗鹽能力較強，1M的NaCl對其發(fā)光幾乎沒有影響。但是pH值對石墨烯量子點的發(fā)光有很大的影響，酸性條件下與三價金離子反應導致熒光淬滅。據此，建立了L-半胱氨酸功能化的石

6、墨烯量子點檢測三價金離子的新方法。
　　(3)通過一步法成功合成了谷胱甘肽功能化的石墨烯量子點。以檸檬酸為碳源，加入谷胱甘肽，在200℃條件下反應8h即得功能化的石墨烯量子點。其熒光性質完全沒有激發(fā)波長依賴性，當激發(fā)波長從300nm變至370nm時，熒光發(fā)射峰位置基本沒有移動。石墨烯量子點抗鹽能力較強，NaCl對其發(fā)光幾乎沒有影響。pH值對石墨烯量子點的發(fā)光有一定的影響，酸性條件下熒光較弱，中性和堿性條件基本沒有影響。汞離子對該石