配体调控石墨烯量子点催化活性的RRS法测定Na~+

60℃水浴条件下,过氧化氢(H_2O_2)还原氯金酸(HAuCl_4)生成金纳米粒子反应进行缓慢,加入纳米酶—石墨烯量子点(发蓝光)(GQDb)做催化剂后,H_2O_2还原HAuCl_4生成金纳米粒子反应加快,H_2O_2与HAuCl_4反应生成的金纳米粒子增多,体系中显示出较强的共振瑞利散射光谱(RRS)效应。加入焦性锑酸钾(Coke antimony potassium,CAP)配体后,GQDb被配体包裹,抑制GQDb的催化作用。当溶液中加入Na~+时,Na~+与CAP反应生成Na~+-CAP复合物,CAP从GQDb表面脱落,使GQDb恢复其催化作用。并且随着Na~+浓度增大,体系的RRS信号增强,当Na~+浓度在0.166~1.66μmol·L~(-1)范围内,其ΔI_(372nm)值与Na~+浓度呈良好的线性关系,线性方程为ΔI_(372nm)=1972.6c+219.69,线性相关系数为0.976 1,检测限为0.081μmol·L~(-1)。据此,建立了一种检测Na~+的GQDb催化RRS新方法。     

基于配体调控量子点催化金纳米反应-RRS测定Na~+

在60℃水浴条件下,过氧化氢(H_2O_2)还原氯金酸生成金纳米粒子反应进行缓慢,加入掺钙碳点(CD)做催化剂后,反应加快。体系中生成的金纳米粒子增多,显示出较强的共振瑞利散射效应(RRS)效应。在加入焦性锑酸钾(Coke antimony potassium,CAP)配体后,CD被配体包裹,抑制其催化作用。当溶液中Na~+存在时,形成Na~+-CAP复合物,使CD从CAP表面脱附,此时CD得到释放恢复其催化作用。且随着Na~+浓度增大,体系RRS信号线性增强,当Na~+浓度在1.72~21.5μmol·L~(-1)范围内,其ΔI_(375nm)值与Na~+浓度呈良好的线性关系,线性方程为ΔI_(375nm)=105.06x-19.761,线性相关系数为0.969 8,检测限为0.096μmol·L~(-1)据此,建立了一种检测Na~+的CD催化RRS新方法。     

石墨烯量子点法布里珀罗光纤湿度传感器

制作了一种利用普通单模光纤和石墨烯量子点材料共同构建的法布里珀罗湿度传感器.利用搭建的实验系统,在环境相对湿度11%RH～85%RH范围内进行了湿度响应实验,并对湿度上升和下降过程分别进行了测量.湿度上升过程中灵敏度为0.560 6nm/RH%,线性度为0.999 47;湿度下降过程中灵敏度为0.565 5nm/RH%,线性度达0.999 36.实验结果表明,该湿度传感器具有较高的响应灵敏度、较好的线性响应特性和测量重复性.另外对该传感头的温度响应特性进行实验研究,得到了较好的线性响应结果,温度响应灵敏度为0.035nm/℃,残差平方和为0.012 41,灵敏度标准差为2.305×10-4,湿度响应灵敏度约为温度响应的17倍.对其动态响应特性进行了典型测试,在相对湿度43%条件下得到了干涉光谱波长漂移的动态响应数据,得到了较快的动态响应,其响应时间和恢复时间分别为6.5s和9.0s.研究结果为研制低成本、易制作、高灵敏的光纤湿度传感器提供了一种有益的探索.     

石墨烯量子点的磁性及激发态性质

利用密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)基组水平上研究了具有zigzag边界的石墨烯量子点,结果表明不同大小的石墨烯量子点的基态都是具有磁性的自旋三重态.其磁性一方面来源于zigzag边界上占有凸出位置的碳原子,另一方面来源于带有孤对电子的碳原子.从整体上看,除6b结构外,其他结构的能隙随着苯环数量的增加逐渐减小,而附加电荷却使体系能隙明显减小.用含时密度泛函理论(TD-DFT)对能隙为3.83 eV的由六个苯环排列成的三角形结构进行了激发态的计算,发现第十七激发态强度最大,能量为3.93 eV,对 关键词： 石墨烯量子点 磁性 能隙 激发态     

喷墨打印量子点墨水调控

设计了环己基苯与十八烯的双溶剂量子点墨水体系,研究了具有CdSe@ZnS/ZnS核/壳结构的绿光量子点(QDs)成膜规律及其发光特性.设计的高沸点、低表面张力的十八烯和低沸点、高表面张力的环己基苯所组成的双溶剂墨水体系增强了马兰戈尼流,减弱了量子点在像素坑边缘的沉积,实现了在像素坑中制备表面平整的量子点薄膜.研制的分辨...     

石墨烯及其掺杂量子点的荧光性能研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势法,研究了石墨烯量子点的本征结构、边缘位置掺B、中间位置掺B、边缘位置掺N、中间位置掺N五种结构的电子结构和光学性质.结果表明,石墨烯量子点的激发能吸收主体是基质,杂质原子的掺入会导致禁带宽度变窄,费米能级升高,发射光谱红移,其中给电子体杂质会导致LUMO能级和HOMO能级升高,受电子体杂质会导致LUMO能级升高,HOMO能级降低.中间位置掺杂相对于边缘位置掺杂红移更明显.     

溶剂对石墨烯量子点荧光性质的影响

采用柠檬酸热解法制备了石墨烯量子点(GQDs),研究了非极性溶剂戊烷,极性溶剂乙醇、丙酮、乙二醇对GQDs荧光性质的影响。透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)图像表明,制备的GQDs尺寸分布在2~12 nm(平均尺寸为4.9 nm),分散均匀,高度分布在0.5~2 nm。吸收光谱表明,GQDs具有明显的紫外吸收特性,吸收峰位于259 nm和274 nm。光致发光谱表明,GQDs的发光具有明显的溶剂依赖性。GQDs在极性溶剂乙醇、丙酮、乙二醇中,发光峰的位置依赖于激发波长,发射波长在可见光区。而在非极性溶剂戊烷中,GQDs表现出对激发波长不依赖的荧光性能,且发射波长在近紫外。     

石墨烯及其掺杂量子点的荧光性能研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势法,研究了石墨烯量子点的本征结构、边缘位置掺B、中间位置掺B、边缘位置掺N、中间位置掺N五种结构的电子结构和光学性质.结果表明,石墨烯量子点的激发能吸收主体是基质,杂质原子的掺入会导致禁带宽度变窄,费米能级升高,发射光谱红移,其中给电子体杂质会导致LUMO能级和HOMO能级升高,受电子体杂质会导致LUMO能级升高,HOMO能级降低.中间位置掺杂相对于边缘位置掺杂红移更明显.     

石墨烯的量子电容

量子电容在半导体纳米材料和器件中是一个日趋重要的参数,测量和提取石墨烯的量子电容,不仅可以得到石墨烯的重要物理性质,而且对石墨烯晶体管的尺寸缩减行为具有重要指导意义.文章中采用简单工艺在石墨烯上制备出均匀超薄的高质量Y2O3栅介质,其等效栅氧厚度(EOT)可缩减至1.5nm,通过控制栅介质厚度的变化,精确测量并提取了石墨烯量子电容,其电容值在远离狄拉克点时与理论计算相符合;在此基础上,文章作者提出了基于电势涨落的量子电容微观模型,通过采用单一参数——电势涨落δV,可以定量地描述Dirac点附近的量子电容行为,从而在全能量范围内实现对石墨烯量子电容测量值的完美拟合,并得到了石墨烯的相关重要参数.进而,作者从量子电容的角度,探索了石墨烯晶体管的性能极限,并比较其相对于Ⅲ-Ⅴ族场效应晶体管的潜在优势.     

石墨烯量子点荧光探针测定肾上腺色腙

通过高温裂解柠檬酸合成了水溶性石墨烯量子点(GQDs),并应用钝化剂PEG2000进行修饰,提高了GQDs的量子产率。应用荧光光谱、紫外-可见光谱、红外光谱对其发光特性进行了研究,测定了荧光寿命。实验发现,在p H=7.40的Tris-HCl缓冲液中,肾上腺色腙(CBZC)对GQDs荧光强度有明显的猝灭作用。基于此提出了以GQDs为探针测定肾上腺色腙的新方法。实验考察了缓冲溶液用量、缓冲溶液种类、量子点浓度、反应时间以及表面活性剂等多种因素对反应体系的影响。当量子点浓度为2.3×10-3mol/L时,肾上腺色腙浓度在4.0×10-7~1.2×10-5mol/L(0.995 6)范围内与荧光猝灭值ΔF呈良好的线性关系,方法检出限为1.5×10-7mol/L,相对标准偏差为0.15%(n=5,c=4.0×10-6mol/L)。该方法对于样品中肾上腺色腙含量测定的回收率为97.46%~101.6%。通过测定温度对猝灭常数的影响以及紫外-可见吸收光谱的变化确定了二者的猝灭过程和相互作用力类型。     

边界对石墨烯量子点非线性光学性质的影响

石墨烯作为一种新型非线性光学材料,在光子学领域具有重要的应用前景,引起研究人员的极大兴趣.本文运用量子化学计算方法研究了边界引入碳碳双键(C=C)和掺杂环硼氮烷(B3N3)环对石墨烯量子点非线性光学性质和紫外-可见吸收光谱的影响.研究发现,扶手椅边界上引入C=C双键后,六角形石墨烯量子点分子结构对称性降低,电荷分布对称...     

点缺陷扶手型石墨烯量子点的电子性质研究

基于有限差分方法, 数值求解了Dirac方程, 研究了垂直磁场下的点缺陷扶手型 石墨烯 量子点的能谱结构, 分析了尺寸大小对带隙的影响. 与无磁场时具有一定带隙 (带隙的大小与半径成反比) 的量子点相比, 在外加有限磁场下, 能谱中出现朗道能级, 最低朗道能级能量为零并与磁场强度无关, 并且朗道能级的简并度随着磁场的增加而增加. 进一步的计算表明, 最低朗道能级的简并度与磁场成线性关系, 与半径的平方成线性关系. 本文工作对基于石墨烯量子点的器件设计具有一定的指导意义.     

聚合物太阳能电池中石墨烯量子点掺杂材料的优化

采用溶剂热法,以氧化石墨烯为前驱体制备了石墨烯量子点(GQDs),将不同制备条件和质量分数的GQDs掺杂到聚3-己基噻吩和[6,6\]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM∶P3HT)中作为敏感层制备了太阳能电池器件。实验结果表明,敏感层掺杂0.2%质量分数的GQDs时,太阳能电池光电转换效率较未掺杂器件提高了16.45%。敏感层掺杂反应时间4 h和温度220℃制备的GQDs,获得低粗糙度和高紫外可见光吸收强度的敏感层薄膜,制备的太阳能电池器件光电转换效率为1.34%,较未掺杂GQDs器件提高了12.60%。因此,GQDs适宜的制备条件和掺杂浓度可以提高太阳能电池器件的光电转换效率。     

氮、硫掺杂石墨烯量子点的调控制备与Fe~(3+)传感分析

采用一步固相合成方法制备了荧光量子产率高达82%的N,S-GQDs。并通过对制备时间的调控,得到尺寸更大的氧化石墨烯纳米片。与未掺杂GQDs相比,N,S-GQDs表面电子特性及表面化学活性明显改变。所得到的N,S-GQDs可与Fe3+的特异性结合引起电子转移,导致N,S-GQDs的荧光猝灭。据此建立了高灵敏、高选择性传感Fe3+的定量分析方法,检出限为3.3nmol·L-1,线性范围0.01~3μmol·L-1。     

锯齿型石墨烯纳米窄带中量子霍尔体系的电场调控

应用含自洽格点在位库仑作用的Kane-Mele模型,研究锯齿型石墨烯纳米窄带平面内横向电场对边界带能带结构和量子自旋霍尔(QSH)体系的影响.研究结果显示,当电场强度较弱时,外加电场的方向可以调控自旋向下的两个边界带一起朝不同方向移动,导致波矢q=0.5处自旋向下的两个纯边界态的能量简并劈裂方向可由电场调控;当电场强度进一步增强到超过0.69 V/nm,自旋向下的两个边界带出现较大带隙,能带反转,而自旋向上的电子结构无能隙,系统呈现半金属性,同时QSH体系不再是B类.特别当电场强度为1.17 V/nm时,在自旋向下能带的能隙中,q=0.5处存在自旋向上的纯边界态,意味着在8格点边界处可以产生自旋向上的纯边界电流.当电场强度持续增加时,QSH系统从B类到C类经历3个阶段的变化.当电场强度超过1.42 V/nm后,自旋向上的两个边界带也出现能带反转,分别成为导带和价带,系统成为C类的普通量子霍尔体系.     

CdTe量子点荧光猝灭法测定钴

以CdTe量子点作为荧光探针,基于荧光猝灭法对钴(Ⅱ)进行了定量检测,考察了缓冲溶液体系、量子点浓度、反应时间等多种因素的影响。实验结果表明,在pH8.0的0.2mol/LNa2HPO4-NaH2PO4缓冲液中,反应时间为10min,钴(Ⅱ)浓度为1.6×10-5—20×10-5mol/L范围时,其线性回归方程为F0/F=1.45+0.096Q(10-5mol/L),检出限为3×10-7mol/L。该方法检测范围宽,灵敏度高,为钴的测定提供了新的方法。     

PbSe量子点调控的聚合物太阳能电池性能

为提升聚合物太阳能电池的光电转换效率,在有源层中掺杂PbSe量子点,研究对电池性能的影响。首先采用热化学法制备PbSe量子点,通过改变油酸的添加量及反应时间,调控PbSe量子点的尺寸及结晶性。通过透射电子显微镜和X射线衍射,对量子点进行表征,确定最佳反应条件。然后将不同质量分数的PbSe量子点掺杂至结构为ITO/ZnO/PTB7∶PC_(71)BM/MoO_3/Ag的聚合物太阳能电池中,通过J-V性能测试和紫外吸收光谱测试,分析了PbSe量子点对电池的影响机理。实验结果表明,当PbO与OA的量比为1∶2、反应时间为3 min时,可得到尺寸均匀分布在3～7 nm之间、结晶性较好的量子点,掺杂量子点质量分数为3%时,短路电流密度提升了8.37%,光电转换效率提升了37.41%,有效提升了聚合物太阳能电池的性能。     

基于石墨烯-钙钛矿量子点场效应晶体管的光电探测器

以等离子增强化学气相沉积法制备的石墨烯作为导电沟道材料,将其与无机CsPbI_3钙钛矿量子点结合,设计并制备了石墨烯-钙钛矿量子点场效应晶体管光电探测器.研究和分析了石墨烯作为场效应晶体管的电学特性及其与钙钛矿量子点结合作为光电探测器的光电特性.结果表明,石墨烯在场效应晶体管中表现出良好的电学性质,其与钙钛矿量子点的结合对波长为400 nm的光辐射具有明显的光响应,在光强为12μW时器件光生电流最大为64μA,响应率达6.4 A·W~(-1),对应的光电导增益和探测率分别为3.7×10~4,6×10~7Jones(1 Jones=1 cm·Hz~(1/2)·W~(-1)).     

适用于喷墨打印制备发光二极管的ZnO量子点配体研究

喷墨打印工艺具有无接触、材料利用率高、成本较低,以及可图案化等优势,是制备全彩量子点显示的关键技术.迁移率高、材料稳定性好的ZnO量子点薄膜作为电子传输层一直是制备量子点发光二极管的重要材料.然而,在ZnO薄膜干燥的过程中,存在ZnO量子点团聚的问题,破坏了ZnO薄膜的形貌和厚度均一性,进而劣化了器件的发光性能.通常在ZnO量子点合成后需要加入配体乙醇胺来将其稳定分散.但是研究发现,当ZnO量子点在空气中干燥成膜时,其与乙醇胺配体连接的化学键容易断裂,使ZnO量子点之间发生聚集.同时氧含量随着时间不断上升,表明外界的水氧结合在薄膜表面,进一步加剧了ZnO量子点之间的团聚.通过使用结合更加紧密的乙二胺四乙酸配体可有效地改善该现象,制备出形貌良好、厚度均匀的ZnO薄膜,进而制备出高效稳定的喷墨打印量子点发光二极管.