新型碳量子点的合成、主要性质及其在新材料中的应用北大核心

近年来,碳量子点(CQDs)作为一种新型的碳纳米材料,引起了人们广泛的关注。碳量子点除了具有独特而优异的光学性质外,还具有良好的水溶性、生物相容性、低毒性、成本低等优点。发现碳量子点以来,学者们开发了多种合成方法,例如模板法、微波法、水热法、磁控热法等,且因其优异的性质而被广泛应用于生物、环境、能源等相关材料领域。阐明了碳量子点的合成路线、主要性质及其在能源、电子及生物材料中的应用与前景。     

Ⅱ-Ⅵ族核壳结构量子点的制备及其在生物方面的应用

Ⅱ-Ⅵ族量子点由于具有强量子限域效应,表现出独特的光学特性,相对于传统荧光染料,它具有激发光谱宽且连续分布;发射光谱窄,对称性、单色性好,空间位阻小;荧光强度高;颜色多样且容易调控等优点,从而在生物领域有着诱人的应用前景。以CdSe量子点为例阐述了Ⅱ-Ⅵ族量子点的制备方法和光学特性,对量子点的表面修饰及其稳定性进行了简单介绍,并阐述了量子点在生物荧光标签方面的应用。     

无机纳米载体在靶向药物输送中的应用研究进展

纳米材料在生物领域的渗透形成了纳米生物材料,而纳米药物载体的研究是纳米生物材料的前沿和热点之一.常见的无机纳米药物载体包括磁性纳米粒子、介孔二氧化硅、纳米碳材料、量子点等,这些无机纳米药物载体在实现靶向性给药、控释和缓释药物以及癌症靶向治疗等方面表现出良好的应用前景.而且,集成像、靶向给药和癌症治疗功能于一身的多功能纳米药物载体比常规化疗药物载体具有明显优势.文中综述了近年来上述无机纳米材料尤其是多功能无机纳米载体在靶向药物输送中的应用及其载药释药行为的研究进展.     

生物质衍生碳材料的制备及其在新型电池中的应用

生物质衍生碳材料由于其可再生性、低成本、良好的导电性和稳定性等优异性能而被广泛应用于储能领域。综述了生物质衍生碳材料的常用制备方法(热解法、活化法、水热法等),以及经过修饰的生物质衍生碳(杂原子掺杂、贵金属负载)在锂空气电池、钠离子电池和锂硫电池中的最新进展,探讨了生物质衍生碳在新型电池中应用所存在的挑战和未来发展方向。     

熔盐法制备氮化钛粉末的试验研究

氮化钛材料具有优异性能而被用作工具材料、结构材料和用于耐磨与饰面涂层等.本论文以工业级钛白粉和碳黑为原料,利用熔盐合成法在埋碳条件下于1 300℃×4 h制得了氮化钛粉末,并用XRD、SEM和EDS等测试手段对粉末进行了表征.     

量子点荧光探针测定微量非金属离子

近年来,量子点由于具有优良的光谱特征和光化学稳定性,其研究引起了国内外各学科研究者的广泛关注,研究的领域涉及物理、化学、生命科学等多学科,已经发展成为一门新兴的交叉学科.量子点作为荧光探针在金属离子、生命科学等领域的应用取得巨大进步的同时,相对而言,对非金属离子的定性、定量研究的报道还较少.本文综述了量子点荧光探针应用于NH4+、CN-、H+、OH-等非金属离子测定方面国内外的研究进展情况,以及发生荧光猝灭或增敏的可能机理.     

水溶性ZnO量子点与生物分子相互作用的研究

采用荧光光谱法和紫外可见吸收光谱法系统的研究了水溶性ZnO量子点(QDS)的光学性能及其与不同的生物大小分子的作用。研究发现,QDS除了具有普通量子点所具有的优点外,它还具有两个窄的荧光特征发射峰(分别在353和517nm),并与牛血清白蛋白(BSA)、L-苯丙氨酸(L-Phe)、DL-色氨酸(DL-Try)、L-组氨酸(L-His)等生物分子之间均能形成配合物。荧光光谱显示,L-His对QDS在517nm处的荧光有猝灭作用;而BSA则对QDS在353nm处的荧光具有显著的荧光增敏作用,并使QDS的发射峰发生红移(从353nm移至359nm)。QDS对L-Phe,DL-Try及BSA的荧光产生不同程度的猝灭作用,并且使DL-Try的荧光特征发射峰发生红移(从350nm移至359nm),而使BSA的荧光特征发射峰发生紫移(从336nm移至326nm)。其中,QDS对BSA分子的猝灭机制为静态猝灭。应用生物大小分子与QDS作用后的紫外可见吸收光谱,进一步证实了它们与量子点的结合。QDS与生物大小分子的作用表明,QDS可以对这几种生物分子进行跟踪标记,它通过和组成BSA的L-Phe,DL-Try,L-His等氨基酸小分子作用而与BSA作用的。     

黄瓜前驱体荧光碳量子点的合成及其在铜(II)检测中的应用

以食用黄瓜汁作为前驱体,在较低的温度下利用水热法一步合成了具有荧光性质的碳量子点(简称碳点)。考察了水热反应温度、水热反应时间、溶液pH值对该碳点荧光性能的影响,同时,从盐离子浓度、紫外光照时间以及存放时间这3方面探讨了其光稳定性。结果表明,于水热反应温度为150℃时反应6h,控制溶液酸度为pH12时制备的碳点有较高的荧光量子产率(荧光量子产率3.9%),合成的碳点具有较好的光稳定性。进一步研究发现,Cu²⁺对按照上述方法合成黄瓜汁碳点的荧光强度有明显的猝灭作用,据此建立了一种检测Cu²⁺的新方法。实验表明,Cu²⁺浓度在0.1×10^-6~5.8×10^-6 mol/L范围内与黄瓜汁碳点的荧光猝灭程度呈良好的线性关系,检出限为0.041μmol/L。实验方法用于河水和生活污水中Cu²⁺的测定,测得结果与原子吸收光谱法(AAS)基本一致,相对标准偏差(RSD,n=5)为3.4%~4.3%。     

人工纳米材料对藻类的毒性效应研究进展

近年来,随着纳米材料的大量生产和广泛应用,其生物安全性引起人们的极大关注.综述了纳米材料对藻类的毒性效应研究进展,重点讨论了纳米金属及氧化物、碳纳米材料以及半导体量子点对藻类的毒性效应研究,同时归纳了纳米材料对藻类的致毒机制,并总结了现有研究中存在的问题,对该领域的研究提出了建议和展望.     

CuInSe2量子点的制备及光电应用研究进展

与Cd系量子点相比,CuInSe₂量子点具有低毒性、较高的光吸收系数和较宽的光谱吸收范围等优势,在太阳能电池、光电催化、光电探测器等光电器件领域展现出巨大的应用潜力。尽管大量文献报道了CuInSe₂量子点的控制合成和光电器件研究,其性能仍有较大的提升空间。总结了CuInSe₂量子点的控制合成方法,包括一锅法、热注入法和阳离子交换法,概述了各种合成方法的优势与不足。并重点介绍了CuInSe₂量子点在敏化太阳能电池、光电催化、探测器方面的应用研究进展及提高性能的方法,如对量子点进行合金化处理、配体交换以及构建核壳结构等。最后,针对CuInSe₂量子点在光电器件应用中的性能提升提出优化方法,如合成方法及后处理工艺优化、器件结构构筑优化及电荷传输材料改性等,并对其应用前景进行了展望。     

卤化物钙钛矿量子点0D-2D混合维度异质结构光探测器的研究进展及挑战

综述了多晶卤化物钙钛矿薄膜的局限性, 卤化物钙钛矿量子点的基本光学性质和制备方法, 以及在光电探测器方面的器件结构研究进展, 并重点介绍了应用在0D-2D混合维度异质结基光电晶体管器件的突破, 包括界面载流子行为和高性能光探测器的构建.最后, 总结了卤化物钙钛矿量子点作为未来商业化应用的光电子器件和电子器件的候选材料所面临的主要问题和挑战, 譬如化学不稳定性、铅毒性问题、量子点与其他材料间界面高效电荷传输等问题, 并提出了解决思路和方法.这为设计和推进高性能、高稳定性卤化物钙钛矿量子点基光电功能化器件的商业化应用指明了方向.      

无限深球方势阱中单粒子量子比特的性质

本文利用求解能量本征方程方法,研究了无限深球方势阱中单粒子的能级结构和量子比特的性质.理论推导和数值计算表明,无限深球方势阱中粒子的能量随球半径的增大而减小;量子比特的振荡周期由粒子质量和球半径决定,且随球半径的增大而增大;量子比特内粒子的概率密度随空间坐标的变化而变化,各空间点的概率密度均随时间做周期性振荡.     

增材制造NiTi合金研究进展

NiTi作为一种形状记忆合金,具有优异的形状记忆效应、超弹性、耐腐蚀性、生物相容性,在生物医用、航空航天、微机电等领域均有着广泛的应用.增材制造(additive manufacturing,AM)技术作为一种新兴的加工方式,能够提高NiTi合金加工效率,并扩展NiTi合金应用领域.本文介绍了近年来国内外增材制造NiT...     

基于石墨烯量子点修饰电极的亚硝酸根电化学传感器

文章将石墨烯量子点 (GQDs) 固载在裸玻碳 (GC) 电极表面形成石墨烯量子点修饰膜,制备亚硝酸根 (NO₂-) 电化学传感器.利用透射电镜 (TEM) 和X-射线衍射 (XRD) 对石墨烯量子点材料进行表征;采用循环伏安 (CV)、差分脉冲伏安 (DPV) 和电流-时间曲线 (I-T) 技术研究NO₂-在石墨烯量子点修饰电极表面的电化学行为.实验结果表明,该电化学传感器对NO₂-具有良好的电催化氧化性,在1~29 μmol/L浓度范围呈现良好的线性关系,检出限为3.33×10-7 mol/L (S/N=3).该电化学传感器具有较宽的检测范围、低的检出限、好的选择性.      

碳质难处理金矿浸出工艺研究进展

碳质金矿属于难处理金矿的一种,当原生矿石中有机碳含量＞0.2%时,会严重干扰氰化提金,出现“劫金”现象。目前,碳质金矿的处理方法主要有氧化焙烧法、微波焙烧法、化学氧化法、生物氧化法和硫脲法等。其中,氧化焙烧法能够有效消除碳质的“劫金”作用,提高金的浸出率,但能耗大及环境污染严重等缺点制约着它的发展;微波焙烧法能够选择性地加热碳质,具有成本低、效率高及污染小的特点;湿法氧化预处理工艺避免了SO2污染的问题,特别是生物氧化法由于成本低、安全洁净和操作简便等独特优势,具有很大的发展前景。     

TiO_2量子点修饰g-C_3N_4及其光催化脱色性能研究

为进一步提高g-C_3N_4光催化活性,采用等孔体积浸渍法制备了TiO_2量子点修饰的g-C_3N_4。研究结果表明TiO_2量子点修饰使g-C_3N_4的XRD衍射峰、表面性质参数、粒径分布和对可见光的吸收有显著影响。以罗丹明B为模拟污染物,在模拟太阳光照射下对所制备TiO_2/g-C_3N_4光催化性能进行了测试。结果表明,经TiO_2量子点修饰后g-C_3N_4光催化性能显著增强,当TiO_2/g-C_3N_4质量比为3%时,所制备样品具有最高的活性。捕获剂测试结果表明,·O2-离子是光催化降解反应中主要的活性物种。     

抛物线性限制势量子点量子比特的研究进展

本文综述了近年来对抛物线性限制势量子点量子比特性质方面的部分研究工作,第一节从抛物量子点中电子-声子体系的哈密顿量出发,采用Pekar类型变分方法,得出了抛物量子点中的二能级体系,这样的体系可作为量子计算机的一个基本信息储存单元-量子比特.在此基础上考虑了电子-声子耦合强度,量子点的受限长度,库仑势,外磁场对量子比特的振荡周期的影响,同时给出了电子的概率密度分布随时间的演化.第二节在抛物量子点量子比特中,由于声子的自发辐射造成量子比特的消相干,计算了电子-声子耦合强度,量子点的受限长度,库仑势,色散系数对     

纳米碳化聚合物的制备、性质及应用

纳米碳化聚合物作为一种新型的碳纳米材料引起了人们广泛的关注。纳米碳化聚合物具有独特的核壳结构（sp2/sp3组成碳核,聚合物链、官能团构成壳）,学者们通过调控反应条件以获得预期的纳米碳化聚合物结构,并将其广泛应用于生物成像、传感器、催化、发光二极管、铜基复合材料等领域。本文分析讨论了纳米碳化聚合物的结构、合成方法、形成机理、主要性质及应用,介绍了该同素异构体在材料、尤其是粉末冶金材料中的最新研究成果,最后对纳米碳化聚合物未来的发展进行展望。     

碳纳米管在水处理中的应用现状及进展

作为一种新型的碳材料,碳纳米管具有突出的力学、热学、电学等性能。基于其比表面积大、传输性能好、表面性质灵活可变、抗菌良好等,近年来碳纳米管被研究作为吸附材料、膜材料、膜添加剂、抗菌材料,广泛应用于水处理领域。详细介绍了其在吸附污染物、处理生物污染物、水催化氧化、膜分离等各方面的应用。研究表明,碳纳米管在水处理领域具有极大的应用潜力。     

氨基化碳量子点荧光猝灭法测定铜

利用水热法以葡萄糖为碳源制备碳量子点,并用乙二胺使其表面氨基化。根据铜离子可使氨基化碳量子点荧光发生猝灭,建立了荧光猝灭法测定痕量铜的新方法。在比色管中分别加入1.0mL氨基化碳量子点和不同浓度的铜离子溶液、1.0mL pH 7.7磷酸盐缓冲溶液,用水定容到5mL,混合均匀室温反应20min后在最大激发/发射波长(λ_(ex)/λ_(em))为465nm/522nm处测定体系的相对荧光强度。结果发现,铜离子浓度在4.0×10-6~3.8×10-5 mol/L范围内与其相对荧光强度具有良好的线性关系,相关系数为0.994 6,方法检出限为4.5×10-7mol/L。采用实验方法对本地灌溉水和耕地土壤中痕量铜进行测定,结果与原子吸收光谱法(AAS)基本一致,相对标准偏差(RSD,n=5)为3.2%和2.3%,回收率为92%~108%。