石墨烯量子点制备及应用

1、石墨烯量子点制备及应用,光电信息学院 学生：冯序,内容导航,1.石墨烯量子点概述 2.石墨烯量子点制备方法 3.石墨烯量子点生物成像 4.掺杂型石墨烯制作方法 5.硼掺杂石墨烯量子点的制备,1.石墨烯量子点概述,图1.1 石墨烯量子点示意图,石墨烯量子点由于其比表面积大，高的载流子迁移率，有意的机械柔性和良好的热学，化学稳定性，这种单层碳原子组成的二维材料引起了科学家们的广泛关注。 此外，零维量子点这种材料允许通过尺寸或者形状来控制材料的基本性质，而这将有助于发展材料的新属性，从而应用于新设备。,2.石墨烯量子点的制备方法,2.1水热法 2.2溶剂热法 2.3微波辅助法,2.1水热法石墨烯量子

2、点制备,图2.1 水热法制备GQDs,水热法步骤： (1)水热还原：GOGSs (2)氧化GSs：浓H2SO4与浓HNO3 (3)碱性条件热水处理：pH=8 (4)透析提纯制得GQDs,制得的GQDs直径分布在513nm，厚度在12纳米，发蓝色荧光。,2.2溶剂热法,溶剂热法实验步骤： (1)GO用DMF(N-N二甲基安酰胺)分散：GO/DMF=550mg/ml (2)超声：120W，100HZ，30min (3)反应釜加热：聚四氟乙烯内衬反应釜，200加热8小时。 (4) 棕色悬浮液旋转蒸发制得GQDs,2.2溶剂热法,(),(a)TEM和晶粒分布图 (b)AFM与高度分布图,制得的GQDs

3、横向尺寸5.3nm，厚度1.2nm，大多是单层或双层。,2.3微博辅助法,离散时间信号和离散时间系统,超声后NaOH调制pH=8,微波辐照,分离透析制得黄绿色荧光GQDs,蓝色荧光,3.石墨烯量子点生物成像,(a)MG-63细胞的明场像 (b)405nm光激发下的图像,将MC3T3细胞在GQDs溶液中培养12h，共聚焦荧光显微镜下，405nm下激发，观察到绿色荧光。,3.石墨烯量子点生物成像,上述实验证明了GQDs可用作高效生物探针。 并且在高达400ugGQDs、104个细胞培养基中，也没有明显减少细胞活性。以及对神经球细胞，心脏祖细胞，胰腺祖细胞均无明显毒性，GQDs低毒性可以与碳点相媲美

4、。,4.掺杂型石墨烯制作方法,主要掺杂方法,分子取代掺杂,表面掺杂,非金属原子,金属原子,杂原子取代了碳原子，从而改变石墨烯性质,石墨烯与掺杂剂之间通过共价键或非共价键结合,4.1分子取代掺杂,硼掺杂石墨烯 实验步骤： (1)在Ar氛围中，B2O3为硼源，石墨烯为母体，管式炉12004h。 (2)3MNaOH回流2h，真空干燥得BG。,离散时间信号和离散时间系统,图4.1 BG表面氧化还原进程电子转移示意图,金属原子掺杂,溶液混合法： (1)分别以氯金酸，氯铂酸钾为金，铂源，以氧化石墨烯为母体，混合磁力搅拌溶于乙二醇与水溶液。 (2)在磁力搅拌下100油浴6h。 (3)离心水洗，60真空干燥12h。,金属源与母体石墨烯混合,混合物磁力搅拌溶于水与乙二醇,磁力搅拌100油浴6h,离心水洗，真空干燥,特点：金属纳米粒子表面积大，催化性能高，有利于电子迁移。,硼掺杂石墨烯量子点的制备,GO,N2于管式炉2002h，GSs,石英舟底部铺上B2O3，再铺GSs，于管式炉，Ar，1100，4h,冷却，3MNaOH回流2h，抽滤洗涤，真空干燥得BG,BG与40%HNO3回流24h，抽滤洗至中性，真空干燥,与N2于管式炉2002h，得热还原BGSs,0.05g+30ml浓HNO3+10ml浓H2SO4，100W超声17h,超纯水稀释250ml，0.22um