功能化石墨烯量子點的合成、表征及傳感應用研究.pdf

1、2004年被發(fā)現(xiàn)的石墨烯，因其獨特的理化性質，引起了眾多領域科學工作者的關注。理想的石墨烯是零帶隙半導體，難以觀察到光致發(fā)光現(xiàn)象，這限制了其在光學分析和光電設備中的應用。理論上，石墨烯粒徑的減小，石墨烯與其他物質相互作用而破壞其共軛結構的完整性，都可以實現(xiàn)對其帶隙結構的調控，從而獲得具有一定光學性質的石墨烯材料。發(fā)光石墨烯量子點(GQDs)是指尺寸小于100 nm且厚度小于10層的石墨烯薄層。它除了具有石墨烯的獨特性能外，還因量子限域效

2、應和尺寸效應而展現(xiàn)出了新的理化性質，如光學性質、電催化性質、電化學性質等，在物理、化學、材料科學、生物科學等領域備受關注。
　　本論文將介紹GQDs的發(fā)展現(xiàn)狀，包括主要的制備方法、理化性質及其在各領域的應用情況。針對GQDs的熒光量子產率不高、催化等新性能有待發(fā)現(xiàn)和分析應用研究尚處初步階段等問題，提出了對GQDs進行功能化來提高其理化性能，以獲得具有新功能的GQDs，并拓展其分析應用的范圍。研究內容包括:
　　1、以三羥甲基

3、氨基甲烷(Tris-HMA)和檸檬酸(CA)為原料，一步熱解法得到了發(fā)射強藍色熒光的摻氮石墨烯量子點(N-GQDs)。該N-GQDs的熒光量子產率可達到59.2％，并且發(fā)射波長不隨激發(fā)波長的變化而改變，光穩(wěn)定性好，抗高鹽度能力強。其熒光強度與pH值在2-7范圍內呈線性關系。基于2，4，6-三硝基苯酚(TNP)對N-GQDs的熒光猝滅作用，提出了N-GQDs測定TNP的方法。該方法選擇性好、靈敏度高，適用于實際水樣中TNP的檢測。

4、　　2、以多巴胺(DA)為氮源，通過水熱法和強酸氧化法制得N-GQDs。獲得的N-GQDs除具有水溶性好、光學性能優(yōu)良等性質外，還具有內在的類酶催化活性。實驗結果表明，與辣根過氧化物酶（HRP）類似，該N-GQDs的類酶催化活性也受pH、溫度和H2O2濃度的影響。但在同等實驗條件下，N-GQDs的類酶催化活性比HRP的催化活性更好。協(xié)同該N-GQDs的類酶催化活性和葡萄糖氧化酶(GOx)的催化作用，可實現(xiàn)對H2O2和葡萄糖的比色檢測。該

5、方法簡便、選擇性和靈敏度高，可用于稀釋后的血清和果汁樣品中葡萄糖含量的測定。
　　3、以賴氨酸(Lys)為氮源，氧化石墨烯(GO)為碳源，一鍋法合成了發(fā)射強黃綠色熒光的N-GQDs。該N-GQDs的熒光量子產率為13.2％，水溶性和光穩(wěn)定性好、抗鹽度能力強、生物相容性好，光學性質受激發(fā)波長和pH的影響。利用焦磷酸根離子(PPi)比N-GQDs表面的氨基和羧基與Eu3+間具有更強的配位作用，提出了Eu3+調控N-GQDs免標記熒光增

6、強測定PPi的方法。實驗結果表明該方法靈敏度高、選擇性好。
　　4、以EuCl3和GO為原料，經水熱法和強酸氧化法合成了Eu修飾的石墨烯量子點(Eu-GQDs)。通過多種表征手段考察GQDs與Eu-GQDs之間理化性能的差異，并探討Eu原子作用的可能機理。獲得的Eu-GQDs具有很好的水溶性和光穩(wěn)定性、抗鹽度能力強，光學性質會受激發(fā)波長和pH的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，Cu2+與L-半胱氨酸(L-Cys)間的作用力比其與Eu-GQDs表面的