碳量子点在光催化领域的应用

碳量子点(carbon quantum dots,CQDs)是一种新型的零维碳纳米材料,具有易制备、低毒、生物兼容性好,及良好的光稳定性等特点,在生物成像、传感器及电致发光器件等领域具有潜在的应用前景。除此之外,碳量子点的尺寸依赖性、上转换发光性质、响应波长从近红外区延伸到可见区等优点使其成为太阳能光催化材料领域的"新宠"。就碳量子点在光催化领域的应用进行了综述。     

一步水热法合成绿色荧光碳量子点及其表征

本文以花生为碳源,通过一步水热法成功合成了新型碳纳米材料—碳量子点,采用FT-IR、TEM、UV-Vis和荧光光谱仪等仪器对其形貌和光学性质进行了表征。该碳量子点在470 nm激发下,发射出明亮的绿色荧光。同时探究了温度、时间、pH和金属离子等合成条件对碳量子点荧光性能的影响。     

水热法合成仙人掌荧光碳量子点的研究

以仙人掌为碳源,通过水热法合成了荧光碳量子点,并通过荧光光谱对样品的光学性能进行了表征,同时考察了仙人掌用量、水热反应时间和温度对合成荧光碳量子点的影响。结果显示:以仙人掌为碳源合成的荧光碳量子点在水溶剂30 m L条件下,仙人掌质量为0.5 g时得到的荧光碳量子点发光效率最高;同时,水热反应时间为3 h,反应温度为160℃时得到的荧光碳量子点发光强度最高。荧光碳量子点在紫外灯照射下发出明亮的绿光。     

从表层土壤中提取天然碳基量子点

腐殖酸来源于动植物残体的腐殖化反应,在自然环境中广泛分布。因其形成过程与成煤作用类似,很可能与泥炭一样含有大量碳基量子点。碳基量子点由于其量子限域效应和边缘效应,展现出独特的光、电特性,具有良好的荧光和电化学发光性能。从广泛存在的腐殖酸中获取碳基量子点,具有成本低、工艺简单、适合大量生产的优点。本文从表层土壤中提取了腐殖酸,发现其中含有大量的碳基量子点,并对其荧光和电化学发光性质进行研究。     

荧光碳量子点的合成及在对硝基苯酚检测中的应用

碳量子点因具有良好的水溶性、光稳定性和高发光效率等优点,可用于荧光标记、光催化、生物成像等领域。本文以葡萄糖和脲为原料,采用水热法快速合成对酚类有机污染物具有荧光响应的碳量子点。红外表征发现所制得的量子点含有大量羟基和羰基等活性官能团,水溶性好,且在紫外光激发下发出强蓝色荧光,发射光谱随着激发波长的增加而发生红移。当加入对硝基苯酚溶液时其荧光强度迅速减弱,实验发现荧光强度与对硝基苯酚浓度间有很好的线性关联。该碳量子点可实现对有毒污染物对硝基苯酚的高灵敏度的检测,方法成本低廉、高效环保。     

玉米秸秆粉水热炭化制备碳量子点及其光催化性能研究

以玉米秸秆粉为碳源,采用水热法制备了荧光碳量子点(CQDs),采用TEM、FT-IR、紫外分光光度计和荧光分光光度计对CQDs的粒径分布、结构特征及光学性质进行了分析。将CQDs与g-C_3N_4复合,对CQDs/g-C_3N_4复合材料的光催化性能进行了初探。实验结果表明:单一的CQDs和g-C_3N_4均有较好的光催化活性,当CQDs复合适量的g-C_3N_4时,光催化性能进一步增强。当CQDs/g-C_3N_4复合材料中加入60mL CQDs溶液,用量为0.04g,光催化降解亚甲基蓝的效果最佳,120min时亚甲基蓝基本降解完全。     

煤基碳量子点的制备及其在离子检测中的应用

以长焰煤为碳源,使用空气氧化预处理与双氧水氧化结合的"分步法"成功制备出了煤基碳量子点(carbon quantum dot,CQD)。对碳量子点的表面形貌、化学组成和光学性质进行表征,并考察了碳量子点作为纳米荧光探针检测金属离子的性能。结果表明:煤基碳量子点平均粒径为13.1 nm,含氧量达30.56%,在波长为365 nm的紫外光照射下呈现出明亮的青蓝色荧光,其荧光强度在中性条件下最大,并可在较宽的pH范围内保持荧光稳定性;与Fe~(3+)能发生特异性荧光淬灭,在0μmol/L～9μmol/L Fe~(3+)浓度范围内,荧光猝灭程度与Fe~(3+)浓度呈良好的线性关系。     

碳量子点的合成、性质及应用

碳量子点的研究引起了国内外学者的广泛关注,近年来更是掀起了以天然物质为碳源制备碳量子点的研究热潮。本文基于碳量子点的最新研究进展,总结了碳量子点不同的合成方法,主要包括电弧放电法、激光销蚀法、电化学合成法等"自上而下"合成法与燃烧法、水热法等"自下而上"合成法。此外,还重点介绍了碳量子点的表征技术,如透射电子显微镜、拉曼光谱、荧光光谱、紫外可见光谱、X射线衍射、核磁共振技术等,以及碳量子点的性质及其在生物成像、生物传感与检测和光催化等领域的应用。最后展望了未来碳量子点在光催化、电催化等领域研究工作的发展方向。     

香豆素修饰的碳量子点光稳定剂的制备与性能

利用柠檬酸为碳源,通过水热反应制备碳量子点,再采用EDC/NHS酰胺反应催化体系,将7-氨基-4-甲基香豆素(AMC)修饰到碳量子点表面,合成出一种香豆素修饰的碳量子点光稳定剂 (AMC-CQDs),研究了其光学性能和在纸张表面的应用性能,并且运用1931-CIE色度坐标,初步探究了纸张返黄过程的色度变化规律。结果表明： 合成的AMC-CQDs粒径均匀(4.13nm),具有良好的水溶性和紫外吸收性能,基本实现紫外区的全覆盖吸收,且其最大荧光发射波长为431nm,荧光量子产率达到38.7%,适用于高得率浆纸张增白,对纸张的初始白度可以提高4.71 ISO%;色度坐标显示该碳量子点光稳定剂对于色度坐标位于y＝1.553x－0.184附近的纸张具有良好的光物理增白效果。     

稀土有机配合物在光伏器件中的应用

太阳能电池对太阳光中的短波长光不敏感,是导致电池光电转换效率较低的主要原因之一。稀土有机配合物具有荧光量子效率高、Stokes位移大等优点,近年来受到越来越多的关注与研究。较系统地综述了稀土有机配合物的光谱转换机理及其在硅太阳能电池、有机太阳能电池和荧光集光太阳能光伏器件中的应用研究进展,并对其发展趋势和应用前景作了展望。     

荧光硫量子点制备及应用研究进展

硫量子点具有发光强度高、毒性低和光化学性能稳定等优势，广泛应用于细胞成像、光电转换和化学催化等领域。鉴于此，本文系统综述了硫量子点的合成方法，光学性能和应用背景。硫量子点的合成方法可分为“自下而上法”和“自上而下法”，对比发现“自上而下法”合成的硫量子点具有更高的荧光量子产率。分析了硫量子点的光学性质，表明其具有紫外吸收特性、荧光特性、光致发光、电化学发光以及光学稳定性。最后，系统介绍了硫量子点在荧光探针、生物成像以及发光器件等领域的重要应用。基于以上分析，深刻剖析了当下硫量子点在前沿应用中亟待解决的问题，展望了未来硫量子点在生物医学、光电催化等新行业、新领域的发展方向。     

化学切割粘胶基碳纤维制备碳量子点

以废弃的粘胶基碳纤维为碳源,通过化学切割法制备了碳量子点。通过透射电镜、荧光光谱和傅里叶红外光谱等对碳量子点的微观形貌、光物理性质和化学结构进行表征,结果发现:通过化学切割粘胶基碳纤维制备的碳量子点分散性能良好,保留了碳纤维原有的晶格结构,并且展现出多色彩的荧光效应。     

基于黄连的荧光碳点的合成及性能研究

为了设计一类具有良好荧光性能的碳纳米材料,本文以黄连为碳源,制备了绿色的荧光碳量子点,通过紫外光谱、红外光谱对其结构进行表征,此外,研究了碳量子点的抗盐、抗酸碱等性能,以及碳量子点对金属阳离子和氨基酸的响应性能。研究结果表明,黄连碳点在360nm处有最强的发射光谱,具有优秀的荧光性能,结构稳定,有良好的抗盐、抗酸碱性能,在抗金属阳离子、氨基酸干扰方面有良好的应用前景。     

量子点荧光探针在分析检测中的应用研究

建立快速、准确、灵敏度高的分析测试技术是当今研究领域关注的热点,量子点以其稳定的光学性质作为一种新型的荧光标记物,对各种复杂体系中的物质进行检测,广泛应用于分析检测领域。介绍了量子点独特的光电学性质,着重对其应用于检测金属离子、糖类、农药残留等方面进行论述。     

氮掺杂黄色碳荧光量子点的制备与表征

为提高碳量子点的荧光穿透能力,利用邻苯二胺、尿素作为前体,水热合成法制备黄色荧光碳量子点。考察了温度、时间、氮掺杂量对碳量子点荧光性能的影响。通过红外、荧光光谱仪等对所制备荧光碳量子点进行结构和性能的表征。结果表明,温度为160℃、时间为5h、氮掺杂量占60%时,所制备的荧光碳量子点荧光性能最好。其最佳激发波长为373 nm,最佳发射波长为567 nm。     

杂原子共掺杂碳量子点的制备及其性能表征

提取紫甘薯中红色素初品作为碳源,在水热条件下制备,经过柱层析、旋蒸、过滤等方法纯化后即得发蓝色荧光的碳量子点,并对其性能进行了表征。透射电镜表明碳量子点尺寸在10 nm左右,紫外光谱表明碳量子点在277 nm处有一个较大的吸收峰,荧光光谱表明所制备的碳量子点在440 nm处具有独立于激发波长的发射峰,且具有稳定的荧光特性。此外考察了碳量子点对金属离子的响应性能,结果表明该碳量子点在选择性检测Fe~(3+)方面具有潜在的应用价值。     

量子点敏化太阳能电池性能提升方法的研究

量子点敏化太阳能电池是兼具低成本和高理论转化效率的第三代太阳能电池。目前量子点敏化太阳能电池的转化效率仍然不高,如何提高量子点敏化太阳能电池的性能和转化效率,是研究者共同关心的问题。本文从方法的角度出发,介绍了防护层处理,掺杂和共敏化三种方法对量子点敏化太阳能电池性能的提升作用。     

多孔陶瓷膜用于碳量子点的分离与纯化

尺寸分布均一的碳量子点由于其良好的光学特性,在光电设备、离子检测、纳米传感器、生物成像和催化剂等领域具有广阔的应用前景。采用陶瓷膜"超滤-纳滤"双膜法,对微波合成的碳量子点进行分离和纯化。研究了pH对碳量子点料液荧光强度和粒径分布的影响。在pH=3时,碳量子点分散较好,荧光强度较高。陶瓷超滤膜可以有效截留碳量子点料液中的大颗粒杂质,渗透侧的碳量子点平均粒径约为2 nm,分散良好,无团聚现象。陶瓷纳滤膜对碳量子点具有良好的截留性能,在浓缩和水洗过程中可以进一步去除料液中的小分子杂质。经双膜法处理后,发射光谱由多峰分布变为单峰分布,且峰宽变窄,碳量子点的发光纯度得到了明显提高。     

一步水热法合成La(Ⅲ)掺杂碳量子点及光学性能探讨

采用一步水热法,以APEG为碳源,以LaCl_3为掺杂剂,制备了掺杂型碳量子点,并分析其光学性能。实验结果表明:掺杂碳量子点具有激发波长依赖性,其最大激发波长为360nm,发射峰为460nm。酸,碱和盐均对碳量子点荧光强度产生影响。所测的部分金属离子对碳量子点荧光强度有淬灭作用,其中Fe~(2+)影响最大。     

碳量子点与半导体复合光催化材料合成及降解有机污染物的应用进展

有机污染物的危害日益严重,引起人们的广泛关注。半导体光催化降解有机污染物是公认的绿色技术,但传统的半导体光催化材料对可见光的利用率低,光生电子与空穴易复合,导致降解有机污染物的效率不高,开发高效、稳定的半导体复合光催化材料,是当前光催化领域的研究热点。碳量子点(CQDs)是新型的纳米级荧光碳材料,可作为修饰剂与半导体材料复合,能够显著提高复合材料的光催化降解效率,极大地激发了研究者的兴趣。本文介绍了碳量子点与半导体光催化剂的复合方法,总结了近几年CQDs/半导体复合光催化材料降解有机染料、抗生素、止痛药、酚类化合物等有机污染物的应用成果。