氧化石墨烯对罗丹明6G染料的荧光猝灭机理研究

摘要

为了使“神奇材料”石墨烯充分地应用于后硅时代，必须寻找其大规模的制备路线。通过层层剥离氧化石墨烯(Graphene oxide，GO)的方式为石墨烯的大规模生产提供了一个便捷的路径，并且在过去的几十年中激起大量的研究。近年来，GO自身蕴含的丰富化学使人们的研究兴趣逐渐从GO作为前驱体转移到研究GO本身。GO因其特别的化学异质/电子结构，在很多领域呈现出良好的应用前景。GO表面和边缘处的含氧官能团赋予了GO一些新的特性，譬如良好的亲水性、分散性、与聚合物更好的兼容性等。
　　 最近几年，已经有多项报道都已证实GO是一种高效的荧光猝灭剂，可以猝灭量子点和荧光团等发出的荧光。这一新型的猝灭剂与传统的有机猝灭剂相比，其猝灭效率更高，背景荧光也更低;GO的六元环能够与核苷酸、芳香族化合物等的环状结构之间形成π-π堆积效应。此外，GO本身还具有很好的生物相容性和亲水性，吸引人们将其开发为高灵敏的DNA传感器。因为可以有效地揭示生物化学系统的信息，基于荧光猝灭的传感器研究由来已久。
　　 本论文以激光染料Rhodamine6G(R6G)为荧光探针，研究GO对这类正电荷荧光染料的猝灭机理。这将有利于生物领域制备更方便、有效的生物探针和生物传感器，为GO在生物领域的应用提供基础意义上的指导。
　　 实验中所用的GO通过原位合成法制得，主要研究水相中GO如何有效地猝灭典型荧光染料R6G的荧光。对R6G-GO二元体系，通过详细测量其稳态及瞬态(时间分辨)的荧光谱，发现GO以一种动态和静态相结合的猝灭方式有效地猝灭R6G的荧光。通过线性吸收谱的演变，揭示了R6G与GO之间形成了不止一种的基态复合物。进一步，从电化学的角度分析了R6G与GO之间电荷转移的方向，发现GO对R6G的猝灭是一种光诱导的电荷转移的过程，电荷从激发态的R6G转移到GO，激发态的R6G是电荷供体，而GO是电荷受体。
　　 最后，我们展望了GO应用于混合染料体系荧光猝灭研究的可行性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 GO的研究进展

1．2 GO的应用

1．2．1 光学

1．2．2 储氢材料

1．2．3 光催化

1．2．4 电学

1．2．5 纳米器件

1．3 荧光猝灭

1．3．1 荧光概述

1．3．2 荧光猝灭机理

1．4 GO荧光猝灭的生物应用

1．5 本课题立题依据

参考文献

第2章 实验系统

2．1 实验仪器

2．1．1 光源

2．1．2 单色器

2．1．3 样品室

2．1．4 探测器

2．2 实验原理

2．2．1 稳态荧光测量

2．2．2 时间分辨测量原理

2．3 FLS920系统功能补充

2．3．1 偏振荧光测量

2．3．2 同步荧光测量

2．3．3 三维荧光光谱

2．3．4 动力学荧光光谱

2．4 本章小结

第3章 氧化石墨烯对罗丹明6G的荧光猝灭行为研究

3．1 引言

3．2 材料制备及实验部分

3．2．1 实验样品的制备

3．2．2 实验方法

3．3 实验结果讨论部分

3．3．1 实验样品的表征

3．3．2 稳态荧光数据变化规律

3．3．3 GO-R6G体系非线性猝灭结果分析

3．3．4 电动力学方法分析

3．4 本章小结

参考文献

第4章 后续研究工作设想

4．1 混合染料研究背景

4．2 GO与混合染料实验设计

参考文献

致谢

在读期间发表(及待发表)的学术论文