石墨烯量子点的水热法制备文献综述

 2021-09-25 08:09

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文 献 综 述

近年来,石墨烯独特的性能越来越受到关注,石墨烯具有碳六元环组成的二维周期蜂窝状点阵结构,只有单层原子厚度。石墨烯是已知世上最薄、最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系数高达5300 W/mK,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过15000 cm2/Vs,又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10-8 Ωm,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低,电子迁移的速度极快,因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

量子点有着独特的光学性质、比如具有可调的荧光发射、宽而连续的吸收光谱、窄而对称的荧光发射光谱、高荧光量子产率、极好的光学稳定性。通过调节不同的尺寸可以获得不同荧光发射波长的量子点。由于宽而连续的吸收光谱,用一个激发光源就可以同时激发一系列波长不同的荧光量子点。量子点良好的光学稳定性使它能够很好的应用于组织成像等。石墨因其独特的物理性能和在纳米技术的应用,与二维的石墨烯纳米片和一维的石墨烯纳米带相比,零维的石墨烯量子点由于其尺寸在10nm以下表现出更强的量子限域效应和边界效应,因此在许多领域如太阳能原光电器件、生物医药、发光二级管和传感器等有着很好前景。用前景而备受关注。

一.石墨烯量子点水热制备

1.1引言

水热法是制备石墨烯量子点(GQDs)中较为常用的一种方法,其工艺一般分三步:1将石墨氧化制备氧化石墨,2氧化石墨制备氧化石墨烯,3氧化石墨烯制备石墨烯量子点。水热法制得的GQDs表现出受刺激依赖性并只能发出一种颜色的光(蓝色或绿色)。最早报道的是pan等通过酸和水热环境化学切割GNSs制备GQDs。他们最初获得的GQDs(图一)直径分布5-13nm,具有水溶性,发蓝色荧光,但排列较无序。后来经过改造,以高温热处理后的GO片作前体,制得尺寸更小、结晶度更好、发绿色荧光的GQDs。这两种制备的GQDs荧光性质均表现出pH依赖性,量子产率均不高。还有就是shen等通过水合肼还原表面被聚乙二醇钝化的GO制备GQDs,后来经过改进以水热法还原,与pan等相比,不同点主要是加入了PEG作钝化剂。改进后制得的GQDs呈单分散状,在中性水溶液中发明亮荧光。

图一

1.2制备流程

1.3制备步骤

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