ZnO-离子液体功能化的石墨烯量子点的制备及荧光性能

利用水热法制备了ZnO-1-丙胺基-3-甲基咪唑氯离子液体功能化的石墨烯量子点溶液,通过紫外-可见吸收光谱、红外吸收光谱和透射电镜对其进行了表征.通过研究各种因素对ZnO-离子液体功能化的石墨烯量子点的荧光发射光谱的影响,发现Cr₂O₇^2-对ZnO-离子液体功能化的石墨烯量子点有荧光猝灭现象.实验结果表明,在优化的实验条件下,pH=5.0,Cr(Ⅵ)浓度为1.0×10^-7～1.6×10^-6 mol·L^-1时,Cr(Ⅵ)对ZnO-离子液体功能化的石墨烯量子点的荧光猝灭呈线性,其线性方程为F/F₀=0.969 5-0.008 4c,R=0.998 8,检出限为7.6×10^-2μmol·L^-1.     

石墨烯量子点的制备

作为石墨烯家族的最新一员,石墨烯量子点(GQDs)除了具有石墨烯的优异性能,还因量子限制效应和边界效应而展现出一系列新的特性,因此吸引了化学、物理、材料和生物等各领域科学家的广泛关注。仅近两三年内,关于这种新型零维材料的研究,在实验和理论方面均取得了极大进展。本文主要介绍制备GQDs的两大类方法——自上而下和自下而上的方法。前者包括水热法、电化学法和化学剥离碳纤维法,后者则主要介绍溶液化学法、超声波法和微波法、可控热解多环芳烃法。另外还对一些制备条件较为苛刻的制备方法如电子束刻蚀法和钌催化富勒烯C60开笼法也作了简要介绍,并对GQDs的应用前景进行了展望。     

组氨酸和五乙烯六胺功能化掺硼石墨烯量子点的合成及荧光检测中草药中姜黄素

Citric acid,histidine,pentaethylenehexamine and boric acid were mixed and pyrolyzed to prepare histidine and pentaethylenehexamine-functionalized and boron-doped graphene quantum dots （HPB-GQD）. The resulting HPB-GQD was composed of graphene sheets with size of 4.17±0.12 nm, and also with rich functional groups at the edges of graphene sheets. The fluorescence emission of HPB-GQD depended on the excitation wavelength. Ultraviolet excitation at 375 nm produced the strongest blue fluorescence emission. The fluorescence quantum yield was 87.4%, which was significantly better than that of traditional GQD,and single histidine, pentaethylenehexamine or boric acid-functionalized GQD,showing that introduction of histidine, pentaethylenehexamine and boron can significantly improve the luminescence efficiency. Based on the fluorescence quenching by the interaction between curcumin and HPB-GQD, a method for fluorescence determination of curcumin was established. The linear range and detection limit were 0.05-20.0 μmol/L and 0.017 μmol/L,respectively. The proposed method has been successfully applied to the fluorescence detection of curcumin in Chinese herbal medicine. The results were basically consistent with those of liquud chromatographymass spectrometry（LC-MS）and the recoveries were in the range of 96.0%-104.0%. © 2023 The Authors.     

荧光石墨烯量子点制备及其在细胞成像中的应用

利用电化学方法在碱性条件下电解石墨棒, 通过常温下水合肼还原, 得到5～10 nm的荧光石墨烯量子点(Graphene Quantum Dots, GQDs). 通过透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)对所制备的GQDs进行形貌表征, GQDs的粒子大小均一, 为单层石墨烯. 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、荧光光谱(PL)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、X 射线衍射光谱(XRD)对所制备的GQDs进行性质测定, 发现GQDs可以发出黄色荧光, 量子产率为14%, 毒性低、具有良好的水溶性、荧光稳定性和生物兼容性, 可顺利进入细胞, 在肿瘤细胞的成像研究方面具有广泛的应用前景.     

石墨烯-量子点复合材料的制备与应用

石墨烯因其独特的物理化学性质以及潜在的巨大应用价值引起了越来越多的研究兴趣,但其特殊的零带隙结构却限制了它在光电领域的应用。半导体量子点因其特有的量子尺寸效应而表现出迷人的光学性能,已成功应用于生物标记及电化学等领域,但电子-空穴对易复合湮灭,导致电子迁移率较低,限制了其在光电转换方面的应用。石墨烯独特的结构和电子特性使其成为优秀的导电支架,可从量子点中捕获并输运电子,实现了电子空穴对的有效分离。石墨烯-量子点复合材料不仅具有石墨烯的高电子传输性能,而且具备量子点特殊结构产生的量子尺寸效应和边缘效应,二者复合后在纳米器件和光电器件等领域极具应用潜力。本文详细总结了近年来石墨烯-量子点复合材料的制备方法,包括相转移法、静电复合、水热和溶剂热法以及电化学法和微波辅助法等,并简要介绍了相关应用领域的研究进展,以期为石墨烯基纳米复合材料的发展研究提供相关的参考与依据。     

制备条件对PEI功能化石墨烯量子点荧光性能的影响（英文）

石墨烯量子点凭借其良好的水溶性、低生物毒性等特点,被不断尝试应用于生物成像领域,但其有限的荧光性能限制了其进一步应用。为改善石墨烯量子点的荧光性能以及进一步揭示石墨烯量子点的制备机理,本文对聚乙烯亚胺(PEI)功能化石墨烯量子点的制备条件进行了探索,讨论了不同反应时间、制备温度以及混悬液p H值对其荧光性能的影响。测试结果显示,当混悬液p H值为12时,在反应釜中经过200°C高温反应20 h,所制备的功能化石墨烯量子点能取得良好的紫外吸收峰和荧光性能,同时达到较高的量子产量。     

石墨烯量子点荧光开关综合实验的设计

以柠檬酸为原料通过脱水缩合的方法合成荧光石墨烯量子点,结合透射电镜、红外及荧光光谱仪对其结构、组成及性能进行表征,并利用过渡金属离子与石墨烯量子点之间的电子转移作用、乙二胺四乙酸与金属离子之间的络合作用使其发生荧光淬灭与恢复,实现石墨烯量子点荧光“关”与“开”的设计,并总结出过渡金属离子电子结构与荧光开关之间的作用规律。将实验教学与前沿研究紧密结合,涵盖了材料合成、表征和性能研究等3方面的内容,内容丰富、综合性强,有利于培养学生的科研素养与实验技能,并提高其分析问题、解决问题的能力。     

大尺寸石墨烯量子点组装体的制备及电化学发光性能

对氧化石墨烯纳米材料进行HNO₃氧化处理, 制备了水溶性好且具有强电化学发光(ECL)活性的大尺寸石墨烯量子点组装体(Large-sized graphene quantum dot assemblies, LSGQD-NAs). 利用透射电子显微镜(TEM)、 原子力显微镜(AFM)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)等方法对其进行了表征, 结果表明, 石墨烯量子点组装体的平均高度为20 nm, 且富含大量的羟基和羧基. 电化学测试结果显示, 在共反应物K₂S₂O₈存在下, LSGQD-NAs在阴极产生很强的ECL(峰值约在685 nm); 并推测了其ECL反应机理, 发现LSGQD-NAs容易通过中心未氧化的石墨烯π-π作用于GC电极表面进行组装修饰. 本研究为基于石墨烯量子点ECL传感器的研究提供了新方法.     

氮掺杂石墨烯量子点的制备及其在细胞成像中的应用

为克服现有量子点制备技术中存在的荧光量子产率较低及生物相容性差的问题,通过一步水热法合成一种高荧光量子产率的氮掺杂石墨烯量子点(N?GQDs),其荧光量子产率为94％.N?GQDs粒径在20～40 nm之间,最大激发波长为390 nm,发射波长为450 nm.N?GQDs呈现亮蓝色荧光,具有良好的光致发光作用.N?GQ...     

炭-/石墨烯量子点在超级电容器中的应用

炭-/石墨烯量子点作为新兴的炭纳米材料,因具有独特的小尺寸效应和丰富的边缘活性位点而在高性能超级电容器电极材料的研发方面展现出巨大潜力。针对目前炭-/石墨烯量子点在超级电容器电极材料方面的应用优势和存在的关键问题,本文以炭-/石墨烯量子点、量子点/导电炭复合材料、量子点/金属氧化物复合材料、量子点/导电聚合物复合材料以及量子点衍生炭这些电极材料为脉络,梳理了近年来该领域的发展状况,尝试阐释炭-/石墨烯量子点在电极材料、复合材料和衍生炭电极材料中所起到的关键作用,最后对炭-/石墨烯量子点电极材料的发展进行了展望。本综述以期为炭-/石墨烯量子点基电极材料的研究提供一定参考和依据。     

CdS量子点的合成及其光学性能

以硝酸镉和硫代乙酰胺为原料,以N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)为稳定剂,在水溶液中合成了Cd S量子点(Cd S QDs)。通过考察稳定剂的配比、反应温度、反应时间、p H和搅拌时间对Cd S QDs的影响,研究Cd S QDs的光学性能。结果表明:当n(Cd2+)/n(NAC)=2/1,p H=7,搅拌10 min,于80℃反应2 h制得的Cd S QDS荧光性能较好。     

水溶性ZnO量子点制备及其光学性质

利用3-巯丙基三乙氧基硅烷对ZnO进行表面修饰后沉积SiO2, 制备出水溶性SiO2包覆ZnO的量子点. 与直接采用正硅酸乙酯沉积包覆SiO2的ZnO量子点相比, 362 nm处的激子荧光发射峰的强度提高了将近4倍. 由于表面引入了巯基官能团, 量子点的水溶性明显提高, 稳定性增强, 即使在较高的盐浓度下也不会团聚. 通过改变条件, 制备出了发光波长在420 nm的蓝色荧光量子点.     

高密度、长波长InGaAs量子点材料的制备与表征

利用MOCVD外延生长技术, 对InAs/GaAs量子点材料的生长参数进行调节, 获得了高密度(~5×1010 cm^-2)的InAs量子点. 室温荧光光谱表明, 覆盖厚度为5 nm的InGaAs(In组分的摩尔分数为12%)低应变层量子点材料的基态发光波长为1.346 μm, 光谱线宽为24 meV. 研究结果表明, 利用较低温度生长InAs量子点, 结合较高In组分的InGaAs低应变层量子点材料可以实现发光波长红移, 有效地改善材料的光学特性.     

PbS量子点的一步合成法及其光学性能

以Pb(CH3COO)2为原料, 一硫代和二硫代丙三醇为混合稳定剂, 在常温下合成了尺寸可控的PbS量子点. 有别于传统的有机金属路线法, 采用水相法一步合成亲水性量子点具有方法简便、反应条件温和、无需使用高沸点溶剂、重现性好等优点. 所合成的量子点单分散, 粒径为3～5 nm, 荧光量子效率高达11.8%, 在外加稳定剂的作用下, 量子效率在5周内仍能保持原来的80%.     

以油胺-硒化氢复合物为前体的脂溶性量子点的制备

报道了一种以油胺-硒化氢复合物为前体的脂溶性CdSe量子点的制备方法. 将新制备的H2Se气体通入到油胺中, 得到油胺-硒化氢复合物, 以此复合物作为前体, 采用溶剂热合成法制备了CdSe量子点, 并采用荧光光谱、电镜以及X射线衍射对其进行了表征. 结果表明, CdSe量子点为立方晶型, 荧光半峰宽较窄(25~40 nm), 荧光量子产率可达23%, 并且荧光发射光谱从480到610 nm连续可调. 该方法无须使用三烷基膦, 是一种价廉环保的量子点制备方法.     

Nitrogen‐Functionalized Graphene Quantum Dots: A Versatile Platform for Integrated Optoelectronic Devices

Over the past 10 years, graphene quantum dots (GQDs) have grown into a highly innovative optical material in various research fields, including electronics, photonics, biotechnologies, etc. With the increasing implementation of GQDs in these fields, GQDs with tunable optical properties will emerge that could be especially suitable for applications in the field of integrated photonics. Herein, a short summary of the recent state of our research on the development of nitrogen‐functionalized GQDs with tunable optical properties and their integration into photodetectors is given.     

石墨烯量子点荧光探针对碱性磷酸酶活性的高效检测

基于苯醌类物质静态猝灭石墨烯量子点(GQDs)荧光的特性, 构建了一种利用GQDs荧光探针实时、 高效检测碱性磷酸酶(ALP)活性的新方法. 过氧化氢在辣根过氧化物酶催化作用下产生羟基自由基并将邻苯二酚氧化成邻苯醌, 导致GQDs的荧光猝灭. ALP催化抗坏血酸-2-磷酸反应生成抗坏血酸, 具有较强还原性的抗坏血酸能清除溶液中的过氧化氢和羟基自由基, 抑制邻苯醌的产生, 使GQDs的荧光猝灭效果减弱. 随着ALP活性的增大, GQDs在440 nm处的荧光强度不断增强, 由此建立了一种高效检测ALP活性的新方法. 在最佳实验条件下, 该GQDs荧光探针对ALP活性的检出限为0.084 U/L. 将此方法成功用于人血清中ALP活性的检测, 为与ALP相关疾病的诊断与治疗提供了理论基础.     

氨基功能化石墨烯量子点表面缺陷钝化及其发光增强

通过酸氧化法将氧化石墨烯进一步“切割”制备石墨烯量子点（GQDs）,在100℃水热条件下,用氨水处理石墨烯量子点制备得到氨基功能化石墨烯量子点（N-GQDs）。傅里叶变换红外光谱证明NH₃可以有效地进攻环氧基碳和羧基碳,形成羟胺和酰胺基。原子力显微镜结果表明NH₃不仅能够有助于产生更小的量子点,还对石墨烯纳米片有致孔作用。氨基功能化之后,由于C-O-C相关的n-π^*跃迁受到抑制,N-GQDs发光具有更弱的激发波长依赖性,并使其荧光量子产率从0.3%提高至9.6%。时间分辨发光光谱表明,相比含氧基团,含氮基团相关的局域电子激发态具有更长的荧光寿命和更弱的发射光谱依赖性。     

氮掺杂石墨烯量子点/钯纳米复合材料的研究

铂基催化剂因具有高催化活性、高稳定性而成为极其重要的能源转化催化剂。本文采用水热法合成氮掺杂石墨烯量子点支撑的钯纳米复合材料(Pd@N-GQDs),并将其用于碱性介质中甲醇的电催化氧化反应。实验结果表明,相比同类型材料钯负载于石墨烯纳米片(Pd@GS)、钯负载于石墨烯量子点(Pd@GQDs)和商业钯黑催化剂(Pd@C),Pd@N-GQDs纳米材料具有很高的催化活性和稳定性,并可减少催化剂材料中贵金属的使用量。