功能化石墨烯量子点及其铕配合物复合材料的制备与性能研究

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石墨烯量子点(GQDs)作为一种新型的纳米碳材料,其光致发光的性能引人注目,在荧光探针、光电器件等领域具有较好的应用前景。但其低的荧光量子效率、窄的发光范围等缺点还是有待改善。研究显示利用小分子对石墨烯量子点的表面进行功能化修饰会显著提高其荧光强度、扩展其发光范围,得到荧光性能优越的功能化石墨烯量子点(F-GQDs)。除了荧光性能,这种零维的石墨烯纳米材料自身的石墨烯层状结构也赋予其一些突出的特性如优异的机械强度、大的比表面积、高的热稳定性等。因此,表面修饰的石墨烯量子点也可作为一种合适的支撑平台与铕的配合物相结合得到光电性能优越的复合材料。本论文主要的三部分研究工作如下所述:  (1)以碳纤维为原料,水热法制备了产率高达25%黄色荧光石墨烯量子点,从而降低了生产成本,提高了生产效率。GQDs粒径均一,平均直径3.8 nm。其表面大量的含氧基团如羧基、环氧基能够诱导电子-空穴对的非辐射复合,使其荧光量子效率较低,只有1.6%。  (2)我们利用一系列脂肪胺对制备的GQDs进行了表面功能化修饰。氨基功能团的存在取代了含氧基团所引起的非辐射能量损失,从而得到了荧光强度显著提升了蓝色荧光GQDs,其中GQDs-C2NH2的荧光效率高达13.2%。并利用GQDs-C2NH2对Fe3+离子进行检测,检测限低至40 nM。  (3)在本章的研究内容中,我们使用双氮类中性配体对石墨烯量子点进行了共价功能化修饰,然后利用配体与铕离子间的配位作用制备了铕配合物-石墨烯量子点复合发光材料(Eu-GQDs)。值得注意的是,这类材料表现出较强的铕离子特征的红色荧光发射,其在有机电致发光器件领域具有潜在的应用前景。
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