碳量子点简介课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《碳量子点简介课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 量子 简介 课件
- 资源描述:
-
1、碳量子点研究简史碳量子点研究简史碳量子点简介碳量子点简介碳量子点的基本性质碳量子点的基本性质碳量子点制备方法碳量子点制备方法碳量子点的化学修饰碳量子点的化学修饰基于碳量子点的复合物基于碳量子点的复合物总结总结主要内容1985 年报道了零维的碳纳米材料富勒烯1991 年发现了一维的碳纳米管 2004 年制备出了具有二维结构的石墨烯。于此同时,在 2004 年,Xu 等在纯化电弧放电制备单壁碳纳米管过程中,首次观测到了发光的碳纳米粒子,亦称碳量子点。碳量子点研究简史碳量子点研究简史2006 年,克莱蒙森大学的孙亚平等第一次用激光刻蚀方法合成出碳量子点2007年,从蜡烛燃烧的烟灰中分离出尺寸小于 2
2、 nm 的具有不同发光的碳量子点。同年,以多壁碳纳米管为原料通过电化学氧化制备出发蓝光的碳量子点在此以后,人们发展了电化学氧化石墨,石墨烯,碳纤维和碳黑制备碳量子点的新技术以及一系列新型的制备方法。碳量子点(碳量子点(CQDs)是以粒径小于10 nm的碳质骨架和表面基团构成的荧光纳米材料。碳量子点具有毒性小、生物相容性好、发光波长可调、易于功能化等突出优势而备受关注CQD具有的优势:1.快速的光生电子传递2.电子储存性能3.良好的上转换光致发光上转换光致发光能力目前为止,在生物成像、荧光传感、有机光伏、发光二极管和催化领域表现出了潜在的应用价值。碳量子点(碳量子点(CQDs)Biosensor
3、s and Bioelectronics 81(2016)143150上转换发光上转换发光,即:反-斯托克斯发光(Anti-Stokes),由斯托克斯定律而来。斯托克斯定律认为材料只能受到高能量的光激发,发出低能量的光,换句话说,就是波长短的频率高的激发出波长长的频率低的光。比如紫外线激发发出可见光,或者蓝光激发出黄色光,或者可见光激发出红外线。但是后来人们发现,其实有些材料可以实现与上述定律正好相反的发光效果,于是我们称其为反斯托克斯发光,又称上转换发光。1.结晶性质结晶性质2.光学性质光学性质虽然到目前为止,碳量子点的发光机理仍然不明确,存在诸多争议,但其发光性质具有一些基本特征。如:发光
4、具有尺寸和激发波长的依赖性,发光稳定、无光漂白现象。此外,还发现碳量子点的发光具有 pH 依赖性,存在上转换发光和电化学发光现象3.细胞毒性和生物兼容性细胞毒性和生物兼容性但是,针对CQDs自身较弱的电子传输性能这一制约其发展的关键性因素,研究人员立足于碳前驱体源头创新,围绕CQDs的可控构筑、电子传输及光催化有机物制备机理等开展了系统深入的研究CQDs良好的上转换光致发光能力为全谱太阳光的应用提供了新的思路及方向碳量子点结构示意图制备碳量子点的方法通常分为两大类:自上而下法和自下而上法。自上而下法主要是通过物理或化学方法将大尺寸的碳前驱体(如石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维以及碳黑等)切割成小
5、尺寸的碳量子点,主要包括电弧放电、激光刻蚀、电化学氧化、化学氧化和水热法等。自下而上法是以小分子作为前驱体,通过一系列化学反应得到尺寸更大的碳量子点,主要包括热解法、微波法、燃烧法以及溶液化学法等化学修饰碳量子点实现表面钝化 化学修饰碳量子点实现发光调控 化学修饰碳量子点实现功能化应用 不同温度下制备的氨基化碳量子点水溶液CQDs 和 N-CQDs 的透射电镜照片(a)和(b)和尺寸分布图(c)和(d)CQDs 和 N-CQDs 的光致发光谱和在自然光以及紫外灯下的照片(左边是 CQDs 溶液,右边是 N-CQDs 点溶液。碳量子点氨基化示意图通过改变反应温度、氮源和氮源加入顺序研究了氨基化过
6、程中影响碳量子点发光的因素,确定出了获得高发光强度的氨基化碳量子点的最佳反应条件Adv Mater,2012,24:4569-4573.Phys Chem Chem Phys,2012,14:7360-7366.碳量子点表面嫁接不同基团会影响其光致发光和光催化行为。实验结果表明基团改性后 N-CQDs 荧光强度最强,几乎是 O-CQDs 和 Cl-CQDs 强度的 15-40 倍,但催化效率最低。Cl-CQDs 的催化效率最高,在 2 min 之内就可以完全降解亚甲基蓝,随反应温度和氯化亚砜加入量的不同光催化效率也不同通过化学方法在碳量子点表面引入不同基团可以调控其光致发光和光催化性能,这对今
7、后碳量子点复合材料的制备以及光的能量转化奠定了基础。但各个基团在碳量子点表面存在的形式对其性能的影响还需要进一步的研究Chem.Soc.Rev.,2015,44,362-381碳量子点电子转移的机制当一个具有能量的光子射入碳量子点时,其会产生光生电子-空穴对,光激发产生的电子空穴对有两个主要变化结果:(1)激发态的电子经过热振动移动到激发态的最底端,然后回到基态与空穴相结合,一部分发生辐射复合放出光子。(复合)(2)形成的空穴和电子被分离且分别迁移到碳量子点表面,它们可以将吸附在碳量子点表面的羟基和水分子氧化成OH,这些小分子具有很强的氧化能力,可以降解有机物。(分离)从上述光生电子、空穴的“
8、去向”可以看出,如果想要增强碳量子点发光强度,就需要增强电子空穴对的复合几率,而要提高其光催化效率,需要促使光生电子和空穴对的有效分离。带隙弯曲方向与弯曲程度的理论推导碳量子点表面有很多缺陷形成可见光带隙,这些能带将会不断的从内部向表面移动,形成带隙弯曲。带隙弯曲诱发电势会影响电子和空穴的分离效率,因此可以通过表面带隙弯曲寻求表面基团与性能之间的关系。导致表面带隙弯曲的原因主要来自表面原子分布和类型。对于向下的弯曲,表面存在正电势,电子加剧移动到表面,引起自由电子的增加,空穴的减少。对于向上的弯曲,表面存在负电势,正电荷加速移动到表面,引起自由电子的减少,空穴的增加。碳量子点从内部到表面的带隙
展开阅读全文