石墨烯量子点的制备、修饰及在水溶液中对CR6的双检测

摘要

石墨烯量子点(GQDs)是石墨烯家族的新成员，作为一种新型的碳纳米材料，具有许多优良的性质。与传统的量子点相比，石墨烯量子点具有好的化学稳定性，水溶性好、生物相容性、低毒性和高的荧光量子产率等诸多优点。石墨烯量子点的出现弥补了石墨烯由于量子尺寸效应在纳米器件上的应用不足，同时也扩展了碳纳米材料在荧光光学领域的应用。铬广泛的应用于工业生产过程中，导致大量的铬离子通过废水的排放而进入自然水体中。六价铬离子是一种有毒物质和致癌物质，严重危害人体的生命健康。因此迫切需要开发一种价格低廉、选择性高、高灵敏性的荧光探针来检测水溶液中的六价铬离子。
　　本文以柠檬酸作为碳源，碳酸铵作为氮源采用简单便捷的一步水热法制备了氮掺杂石墨烯量子点(N-GQDs)。通过对氮源用量、反应温度、反应时间及PH值等条件的优化，获得了量子产率高，荧光效果好，选择性高，含有富氧官能团的GQDs。由于GQDs对Cr6+有明显的荧光猝灭效应，可作为绿色、轻便的荧光探针用于检测水溶液中Cr6+。Cr6+和半胱氨酸(Cys)结合形成金属-SH键强于与GQDs的结合能力，会加快电子转移速率使荧光得到增强。所以在发生荧光猝灭情况下，加入半胱氨酸(Cys)又可观察到荧光增强，根据荧光强度标准曲线可同时检测溶液中是否含有Cr6+及其浓度。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 概述

1．2．1 石墨烯的概述

1．2．2 石墨烯量子点概述

1．2．3 氮掺杂石墨烯量子点概述

1．2．4 石墨烯量子点的表征

1．3 石墨烯量子点的制备

1．3．1 自上而下(top-down)方法

1．3．2 自下而上(bottom-up)方法

1．4 石墨烯量子点的光学性质

1．4．1 石墨烯量子点的光吸收

1．4．2 石墨烯量子点的荧光性质

1．4．3 GQDs的光致发光机制

1．4．4 其他光学性质

1．5 石墨烯量子点在现实中的应用

1．5．1 生物传感器

1．5．2 生物成像

1．5．3 医学治疗

1．5．4 其他应用

1．6 本论文的选题意义及研究内容

第二章 GQDs及N-GQDs的制备与表征

2．1 实验部分

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．1．3 实验步骤

2．2 结果与讨论

2．2．1 紫外光谱谱图

2．2．2 傅里叶红外光谱谱图

2．2．3 TEM和AFM表征

2．2．4 X射线衍射谱图

2．2．5 X射线光电子能谱图

2．2．6 荧光光谱及性质研究

2．3 本章小结

第三章 GQDs与N-GQDs的条件优化及荧光性质的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 实验步骤

3．3 结果与讨论

3．3．1 GQDsz制备条件的优化

3．3．2 N-GQDs制备条件的优化

3．3．3 GQDs荧光条件的优化

3．4 本章小结

第四章 N-GQDs对水溶液中Cr6+和Cys的双检测

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂

4．2．2 实验仪器

4．2．3 缓冲溶液的配制

4．2．4 N-GQDs对Cr6+的荧光检测

4．2．5 含Cr6+的N-GQDs溶液对Cys的荧光检测

4．3 结果与讨论

4．3．1 缓冲溶液及pH的选择

4．3．2 N-GQDs浓度的选择

4．3．3 反应时间的选择

4．3．4 N-GQDs对水溶液中Cr6+的检测

4．3．5 其他金属离子对检测的干扰

4．3．6 Cys对N-GQDs-Cr6+溶液荧光强度的影响

4．3．7 不同Cr6+浓度下的紫外光谱

4．3．8 Cr6+对N-GQDs荧光淬灭机理的探讨

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献

硕士期间发表论文情况

致谢