Исследование зависимости оптических, люминесцентных и эмиссионных свойств углеродных наночастиц от рН среды

摘要

Исследовано влияние рН среды на оптические, люминесцентные и эмиссионные параметры различных типов углеродных наночастиц (CNPs) в водных растворах. Показано, что параметры спектров оптического поглощения и фотолюминесценции, а также величина и стабильность квантового выхода эмиссии существенным образом зависят от величины рН среды, свойств функциональных групп и углеродных ядер углеродных наночастиц. Основной вклад в изменение указанных параметров углеродных наночастиц вносят их функциональные группы. Наиболее сильное и яркое изменение оптических и люминесцентных параметров всех типов углеродных наночастиц наблюдается в интервале рН водного раствора 10 - 13 и 0,1 - 3. Изменение параметров углеродных наночастиц тесно связано с процессами протонирования и депротонирования функциональных групп частиц типов CNPs - СООН, CNPs - ОН и CNPs -NH_2, а также и с фотостимулированными процессами. С изменением рН среды углеродных наночастиц в спектрах поглощения и фотолюминесценции часто наблюдается рост и спад поглощения и эмиссии, возникновение и исчезновение полос поглощения, изменение симметрии и ширины контуров, а также батохромный и гипсохромный сдвиг полос поглощения и фотолюминесценции. Показано, что механизм влияния гетероатомов азота и кислорода функциональных групп на фотолюминесценцию и квантовый выход эмиссии связан со сложными взаимодействиями электронов неподеленных пар атомов N и О с π-системой ароматических колец углеродного ядра наночастиц.