一種關(guān)于藍(lán)光石墨烯量子點(diǎn)的制備方法

摘要：

石墨烯量子點(diǎn)( Graphene quantum dot)是準(zhǔn)零維的米材料，其內(nèi)部電子在各方向上的運(yùn)動(dòng)都受到局限，所以量子局限效應(yīng)特別**，具有許多獨(dú)特的性質(zhì)。這或?qū)�為電子學(xué)、光電學(xué)和電磁學(xué)域帶來革命性的變化。應(yīng)用于太陽能電池、電子設(shè)備、光學(xué)染料、生物標(biāo)記和復(fù)合微粒系統(tǒng)等方面。石墨烯量子點(diǎn)在生物、醫(yī)學(xué)、材料、新型半導(dǎo)體器件等領(lǐng)具有重要潛在應(yīng)用。能實(shí)現(xiàn)單分子傳感器，也可能催生超小型晶體管或是利用半導(dǎo)體激光器所進(jìn)行的芯片上通訊用來制作化學(xué)傳感器、太能電池、醫(yī)療成像裝置或是納米級(jí)電路等等。

產(chǎn)品名稱：石墨烯量子點(diǎn)

別稱：改性后的石墨烯量子點(diǎn)，藍(lán)光石墨烯量子點(diǎn)，熒光藍(lán)光石墨烯量子點(diǎn)

英文名稱：Graphene Quantum Dots

粒度：1 nm

發(fā)光顏色：藍(lán)光（Ex: 340 nm; Em: 440 nm）

溶劑：水

合成方法：在堿性條件下熱融檸檬酸合成

在不同pH條件下合成，可制備粒徑不同的石墨烯量子點(diǎn)

石墨烯量子點(diǎn)定義

量子點(diǎn)( Quantumdot)是由有限數(shù)目的原子構(gòu)成，屬于準(zhǔn)零維材料，即在三個(gè)維度上尺寸均呈現(xiàn)納米級(jí)別。外觀恰似球形物或者類球形，其內(nèi)部電子在各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)均會(huì)受到限制，因此量子限域效應(yīng)非常明顯。石墨烯量子點(diǎn)( Graphene Quantum Dots)一般是橫向尺寸在100nm以下，縱向尺寸可以在幾個(gè)納米以下，具有一層、兩層或者幾層的石墨烯結(jié)構(gòu)，也就是特殊的非常小的石墨烯碎片。它的特性來源于石墨烯以及碳點(diǎn)，**的水溶性、化學(xué)惰性、穩(wěn)定的光致發(fā)光、良好的表面修飾

石墨烯量子點(diǎn)的性質(zhì)

1)不高d性的金屬元素如鎘、鉛等，屬環(huán)保型星子點(diǎn)材料

2)結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，耐光腐蝕(傳統(tǒng)半導(dǎo)體星子點(diǎn)應(yīng)用于光電化學(xué)器件易發(fā)生光氧化，導(dǎo)致性能下降和低的器件壽命)

3)厚度可薄到單原子層，而橫向大小可減小到一個(gè)苯環(huán)的大小，卻仍然保持高度的化學(xué)穩(wěn)定性

4)帶隙寬度范圍可調(diào)，原則上可通過星子局域效應(yīng)和邊界效應(yīng)在0～5e范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，從而將波長(zhǎng)范圍從紅外區(qū)擴(kuò)展到可見光及深紫外區(qū)，滿足各種技術(shù)對(duì)材料隙和特征波長(zhǎng)的特殊要求

5)容易實(shí)現(xiàn)表面功能化，可穩(wěn)定分散于常見溶劑，滿足材料低成本加工處理的需求。這將為電子學(xué)、光電學(xué)和電磁學(xué)域帯來革命性的變化，其能夠應(yīng)用于太陽能電池、電子設(shè)備、光學(xué)染料、生物標(biāo)記和復(fù)合粒系等方面，由于其能實(shí)現(xiàn)單分子傳感器，也可能催生超小型晶體管或是利用半導(dǎo)體激光器所進(jìn)行的芯片上通訊，用來制作化學(xué)傳感器、太陽能電池、醫(yī)療成像裝置或是納米級(jí)電路等等

石墨烯量子點(diǎn)的制備：

GQDS的合成方法可以分為兩大類：自上而下法和自下而上發(fā)

1.自上而下法是通過簡(jiǎn)單的物理化學(xué)作用，進(jìn)行熱解和機(jī)械剝離塊狀石墨，得到尺寸較小的GQDs，是最常用的制備方法，比如改進(jìn)的 Hummers法、水熱合成法、等離子體刻蝕法、電化學(xué)法、微波和超聲輔助法等。自上而下制備GQDs的方法具有原料便易得，制備工藝簡(jiǎn)便易行，并且能夠進(jìn)行大規(guī)模制備等優(yōu)點(diǎn)。通過此方法所得的GQDs邊上含有豐富的含氧官能團(tuán)，具有良好的溶解性，同時(shí)也有利于其進(jìn)一步進(jìn)行化學(xué)修飾，但是這種方法也存在很多不足，比如制備生產(chǎn)過程中需要特制的儀器設(shè)備，生產(chǎn)環(huán)境比較苛刻，且所得到的GQDs產(chǎn)率很低，碳環(huán)表面被大量含氧官能團(tuán)修飾，破壞了六元環(huán)結(jié)構(gòu)，自上而下的制備過程中不容易進(jìn)行**控制，**得到的GQDs形貌和尺す分布不穩(wěn)定。

 2.自下而上法是以多環(huán)芳香族化合物和具有芳香族環(huán)狀分子的化合物為原料，通過化學(xué)反應(yīng)合成GQDs，比如溶液化學(xué)合成法，富勒烯開籠法等。自下而上的方法多數(shù)可控性比較強(qiáng)，但操作步繁瑣，而且操作復(fù)雜，得到的產(chǎn)品不宜提純，另外一些方法需要苛刻的制備條件或特殊的儀器設(shè)備，從而限制了這些方法的進(jìn)一步推廣。因此開發(fā)一種同時(shí)具有粒徑小、層數(shù)低并分布可控，原料來源豐富旦價(jià)廉，生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，制備過程簡(jiǎn)易、耗能低、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)率高和無污染的可工業(yè)化量產(chǎn)的高質(zhì)星GQD制備方法，仍然是納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域中急需解決的關(guān)鍵問題。

綜上所述，開發(fā)一種兼顧粒徑小、層數(shù)低并分布可控，原料來源豐富和價(jià)廉，生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，制備過程簡(jiǎn)易、耗能低、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)率高和無污染的可工業(yè)化量產(chǎn)的**石?烯子點(diǎn)的制備方法，仍是納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域中急需解決的關(guān)鍵問題。

石墨烯量子點(diǎn)的性能

1.石墨烯量子點(diǎn)的紫外吸收性能

由于石墨烯量子點(diǎn)中的C=C雙鍵結(jié)構(gòu)，能夠發(fā)生π-π躍遷，因此它能夠在短波長(zhǎng)范圍內(nèi)大量吸收光子。通常來說，會(huì)在紫外吸收譜260-320nm范圍內(nèi)顯示出較強(qiáng)的吸收峰，并伴隨延伸至可見光范圍的拖尾。同時(shí)，由于n-π躍遷的影響，石墨烯量子點(diǎn)還有可能在270-390nm范圍內(nèi)出現(xiàn)肩峰。并且，由于表面修飾官能團(tuán)和表面鈍化的影響，紫外吸收峰的位置和峰形均會(huì)受到影響。

2.石墨烯量子點(diǎn)的光致發(fā)光性能

石墨烯量子點(diǎn)的發(fā)光性能是其最重要的性能，也是被研究人員研究最廣泛和最貼近實(shí)際應(yīng)用的性能。相比于球狀的碳量子點(diǎn)來說，片層狀結(jié)構(gòu)的石墨烯量子點(diǎn)具有更加規(guī)整的晶狀結(jié)構(gòu)，因而會(huì)有更高的熒光量子產(chǎn)率。

石墨烯量子點(diǎn)的應(yīng)用

1石墨烯量子點(diǎn)在催化領(lǐng)域的應(yīng)用

鞠劍等利用預(yù)先合成的載體石墨烯量子點(diǎn)作為還原劑，負(fù)載銀納米粒子，形成復(fù)合電催化材料。銀納米粒子表面沒有保護(hù)劑和表面活性劑。結(jié)果表明，該復(fù)合電催化材料的氧還原具有較高的活性。在堿性溶液中氧經(jīng)４電子途徑還原成水。與商用Pt/C催化劑相比，該催化材料具有較高的電流密度，穩(wěn)定性良好。

2石墨烯量子點(diǎn)在檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用

Ran等將石墨烯量子點(diǎn)應(yīng)用于Ag+和巰基化合物的快速和無標(biāo)記檢測(cè)。研究表明，檢測(cè)過程靈敏，選擇性良好。在石墨烯量子點(diǎn)上的Ag納米顆粒與巰基化合物間的強(qiáng)相互作用均對(duì)熒光發(fā)射起到猝滅作用。重要的是該檢測(cè)過程避免了使用有機(jī)染料和其他有試劑進(jìn)行化學(xué)改性。此外還有針對(duì)Mn2+、Eu3+等的石墨烯量子點(diǎn)檢測(cè)方法的研究。

3石墨烯量子點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

石墨烯量子點(diǎn)可以與無機(jī)或有機(jī)物通過能量共振轉(zhuǎn)移等形式發(fā)生相互作用導(dǎo)致石墨烯量子點(diǎn)的熒光猝滅，根據(jù)這一特性，可以將其制作成生物傳感器。石墨烯量子點(diǎn)在近紅外光區(qū)有較強(qiáng)的光致熒光性能、熒光穩(wěn)定性和較高的生物相容性，所以可以用于細(xì)胞和生物成像。

關(guān)于我們：

 西安pg電子官方生物科技有限公司是國(guó)內(nèi)的納米靶向試劑及材料供應(yīng)商，我公司實(shí)驗(yàn)室開發(fā)上市熒光量子點(diǎn)系列產(chǎn)品（Fluorescent Quantum Dot），我們可以提供4種不同核殼型的熒光量子包括有：CdSe/ZnS硒化鎘-硫化鋅量子點(diǎn) ，CdS/ZnS硫化鎘-硫化鋅熒光量子點(diǎn)，InP/ZnS磷化銦-硫化鋅熒光量子點(diǎn)，ZnSe/ZnS硒化鋅-硫化鋅熒光量子點(diǎn)四種。同時(shí)我們還提供不同表面配體的核殼型熒光量子點(diǎn)產(chǎn)品包括有：十八胺、alkyl、油酸、氨基和羧基。我們的Fluorescent nanocrystals產(chǎn)品還包括脂溶性的和水溶性的，水溶性的是通過外圍包裹一層聚乙二醇PEG而實(shí)現(xiàn)水溶性的，表面可以修飾氨基和羧基。

相關(guān)產(chǎn)品：

碳量子點(diǎn)，水溶性碳量子點(diǎn)，綠光碳量子點(diǎn)CQDs

碳量子點(diǎn)（氮摻雜）氮摻雜碳量子點(diǎn)（N-CQDs），

碳量子點(diǎn)（發(fā)光顏色可調(diào)），熒光碳量子點(diǎn)，藍(lán)光綠光紅光碳量子點(diǎn)

硫量子點(diǎn)，藍(lán)色熒光硫量子點(diǎn)

硫量子點(diǎn)，藍(lán)色熒光量子點(diǎn)

硫量子點(diǎn)（羧甲基纖維素修飾），藍(lán)光羧甲基纖維素鈉修飾硫量子點(diǎn)

石墨烯量子點(diǎn)，熒光藍(lán)光石墨烯量子點(diǎn)

石墨烯量子點(diǎn)（胺修飾），胺化石墨烯量子點(diǎn) Aminated GQDs

石墨烯量子點(diǎn)（氮、硫參雜）氮、硫摻雜石墨烯量子點(diǎn)，藍(lán)光氮硫雙摻雜石墨烯量子點(diǎn)

碲化鎘量子點(diǎn)，熒光碲化鎘量子點(diǎn)

綠光碲化鎘量子，橙光碲化鎘量子點(diǎn)

硫化鋅量子點(diǎn)，硫化鋅熒光量子點(diǎn)(InP-ZnS quantum dots)

硫化鋅量子點(diǎn)（Mn²⁺摻雜），錳摻雜硫化鋅量子點(diǎn)，硫化鋅摻雜錳量子點(diǎn)

硒化鎘量子點(diǎn)，硒化鎘(CdSe)熒光量子點(diǎn)，核殼型硒化鎘CdSe量子點(diǎn)

核殼InP/ZnE(E=S, Se)量子點(diǎn)，InP/ZnS核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)

黑磷量子點(diǎn)，綠色熒光黑磷量子點(diǎn)

氮化碳量子點(diǎn)，摻雜氮化碳熒光量子點(diǎn)

pg電子官方小編ssl 2021.10.28