氮硫掺杂石墨烯量子点的合成及在孔雀石绿定量分析中的应用

为了研发一种新型可用于定量分析水溶液中孔雀石绿的荧光量子点,合成了氮硫掺杂的石墨烯量子点,并采用透射电镜、X射线光电子能谱和荧光光谱对其进行了表征。结果表明:所合成纳米粒子含有C、O、N、S等元素,粒径为2-8 nm,当激发波长为370 nm时,其最大荧光发射波长为449 nm,具有良好的荧光发射性能。进一步将孔雀石绿加入氮硫掺杂石墨烯量子点中,孔雀石绿会引起氮硫掺杂石墨烯量子点的荧光发射强度明显的降低,并且孔雀石绿浓度与氮硫掺杂石墨烯量子点荧光强度的改变(F_(0)/F)之间具有良好的线性关系,基于此建立了一种定量分析孔雀石绿含量的方法。该方法的最低线性范围为8.22-13.70 nmol/L,最低检出限为4.83 nmol/L(1.76 ng/mL)。研究发现,加入孔雀石绿后,氮硫掺杂石墨烯量子点的紫外可见吸收光谱发生了明显的改变,说明二者之间形成了复合物;变温试验回归线的斜率随着温度的增加而减小,是因为孔雀石绿与氮硫掺杂石墨烯量子点的复合物的稳定性随着温度的增加而减小;结合荧光衰减曲线和动力学计算可知,孔雀石绿所引起氮硫掺杂石墨烯量子点荧光强度的降低为静态猝灭过程。实际样品分析表明该方法简便、快速、成本低,可用于水溶液中孔雀石绿的定量现场分析。

氮硫掺杂石墨烯量子点荧光探针测定葡萄酒中铜离子的含量

铜是哺乳动物所需营养中的微量元素,每天摄入1.5~2.0 mg铜是必不可少的.但过量的摄入铜对人体会产生毒性,而且测定血清和尿液中的铜水平对于某些疾病的早期诊断是非常重要的,因此建立铜的定量分析方法尤为重要.基于Cu^(2+)对氮硫掺杂石墨烯量子点较强的荧光猝灭作用,建立了一种快速、高灵敏检测Cu^(2+)的方法,结果表明检测范围具有可调性,最低检出限为2.708 nmol·L^(-1).并通过变温实验和热力学计算探究了其猝灭机理为静态猝灭过程.

氮氯共掺杂石墨烯量子点的合成及其对汞离子检测

以果糖、乙二胺、盐酸为原料,采用水热法将N、Cl原子掺杂在石墨烯量子点上,制备出氮氯共掺杂石墨烯量子点(N,Cl-GQDs),利用透射电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等手段对其结构和性能进行了表征。结果表明:合成的N,Cl-GQDs为分散效果良好的球形,与单独氮掺杂及未掺杂的石墨烯量子点相比,双元素掺杂石墨烯量子点具有更好的光学性能。同时利用电化学发光淬灭原理构建了传感器,实现了对汞离子的检测,计算得出检测限为0.03ng/mL。

基于氮硫掺杂的石墨烯量子点电化学发光传感器的构建及检测铜离子的研究

石墨烯量子点(GQDs)作为一种新型的纳米材料,由于其低毒性、易于表面功能化等优点而受到广泛关注。该文通过一步溶剂热法合成了氮硫共掺杂石墨烯量子点(N,S-GQDs),与未掺杂的GQDs相比,其电化学发光(ECL)信号得到极大增强。在外电压作用下,N,S-GQDs由基态跃迁到激发态,在返回基态的过程中释放出光能。加入Cu^(2+)后,Cu^(2+)与N,S-GQDs发生络合作用,使可被激发的N,S-GQDs减少,ECL信号降低,Cu^(2+)浓度越大,ECL降低程度越大。利用Cu^(2+)对N,S-GQDs ECL信号的降低作用,以壳聚糖为连接剂,构建了用于检测铜离子的新型N,S-GQDs ECL传感器。考察了缓冲溶液种类与pH值,共反应剂S_(2)O_(8)^(2-)浓度对ECL信号强度的影响。在优化条件下(60 mmol/L pH 7.5 Tris-HCl,50 mmol/L S_(2)O_(8)^(2-)),Cu^(2+)的线性范围为0.01~35μmol/L,检出限为1.7 nmol/L。方法可实现对工业废水中铜离子的快速、灵敏、选择性检测。该研究为实际样品中重金属离子的快速检测做了铺垫,拓宽了纳米材料在电化学发光传感领域中的应用。

氮、硫掺杂石墨烯量子点的调控制备与Fe^(3+)传感分析

采用一步固相合成方法制备了荧光量子产率高达82%的N,S-GQDs。并通过对制备时间的调控,得到尺寸更大的氧化石墨烯纳米片。与未掺杂GQDs相比,N,S-GQDs表面电子特性及表面化学活性明显改变。所得到的N,S-GQDs可与Fe3+的特异性结合引起电子转移,导致N,S-GQDs的荧光猝灭。据此建立了高灵敏、高选择性传感Fe3+的定量分析方法,检出限为3.3nmol·L-1,线性范围0.01~3μmol·L-1。

硫、氮共掺杂三维石墨烯的全固态超级电容器

石墨烯以其超高导电性和超大比表面的独特优势常被应用于对称超级电容器的电极材料,然而二维石墨烯纳米片层间的范德华力容易导致片层堆叠。并且水溶液作为电解质组装的超级电容器在充电过程中可能发生水分解反应导致充电电压受限从而极大地降低它的能量密度。基于此,本研究采用水热法制备了硫、氮共掺杂的三维石墨烯气凝胶电极材料,研究了石墨烯材料的微观形貌、表面化学性质及水热反应时间对材料电化学性能的影响。结果表明:S,N-rGO-2具有发达的孔结构和高含量的杂原子。在5mV/s的扫描速率下比电容高达358.5F/g,使用固态电解质组装的全固态超级电容器充电电压可以达到1.8V,在1A/g的电流密度下比电容高达118.3F/g,能量密度达到14.9Wh/kg,并且10000次充/放电后的比电容保留率和库仑效率均接近100%。S,N-rGO-2表现出优异的双电层电容性能,可作为有潜力的超级电容器电极材料。

氮掺杂石墨烯量子点对Cr(Ⅵ)的选择性检测

为制备生物兼容性良好的Cr(Ⅵ)离子检测材料,以柠檬酸为碳源,以氨水为氮源,采用水热法制备了具有良好水溶性和荧光性能的氮掺杂石墨烯量子点(N-GQDs).以N-GQDs作为荧光探针,基于Cr(Ⅵ)能够使荧光探针的荧光发生淬灭的原理,实现对水溶液中Cr(Ⅵ)的选择性检测.研究水热温度、反应时间、溶液的pH值对N-GQDs荧光性能的影响,并借助傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线电子能谱(XPS)表征了氮掺杂石墨烯量子点的化学信息.结果表明:随着水热温度、反应时间、pH值的增加,N-GQDs的荧光强度先增大后降低;在水热温度180℃、反应时间10 h、pH=7.0时,氮掺杂石墨烯量子点的荧光性能最好,此时该荧光探针在水溶液中的最低检测限可达到50 nmol/L.

氮掺杂石墨烯量子点与Fe^(3+)相互作用的荧光光谱性能研究

通过柠檬酸高温裂解法合成了氮掺杂石墨烯量子点,并基于Fe^(3+)对氮掺杂石墨烯量子点的较强的荧光猝灭作用,建立了一种检测Fe^(3+)的方法.研究发现,氮掺杂石墨烯量子点荧光强度的降低(F_0/F)与Fe^(3+)的浓度之间具有良好的线性关系,线性范围为0.018 5~0.536 5 mmol/L,最低检出限为1.73 nmol/L.同时讨论了pH值、温度以及时间对荧光猝灭体系的影响,优化了实验条件.并采用变温实验和热力学计算探讨了荧光猝灭机理,表明二者之间是放热自发的动态猝灭过程,并实现了对食品中Fe^(3+)的检测,为建立新型荧光传感器提供了理论和实验基础.

氯化锰与氮硫掺石墨烯量子点的相互作用研究

锰在维持人体基本的生命活动中起到十分重要的作用,它负责血糖水平和细胞能量管理、生殖功能、消化功能和骨骼生长。但同时过量的锰会对人产生不可逆的后果,如锰中毒、帕金森综合征。通过探究氯化锰与氮硫掺石墨烯量子点之间的相互作用,发现氯化锰浓度与氮硫掺杂石墨烯量子点的荧光强度变化之间存在线性关系,检出限可达到3.042μmol/L。并通过变温实验和热力学计算对作用机理进行了讨论,结果表明氯化锰所引起氮硫掺杂石墨烯量子点荧光强度的降低为动态猝灭过程,且为自发吸热过程。

基于联吡啶钌在CdTe量子点/氮掺杂石墨烯修饰电极上的电致化学发光法测定三丙胺

本文制备了CdTe量子点/氮掺杂石墨烯复合材料(CdTe QDs@NG),并采用透射电镜和红外光谱表征了该复合材料。因为CdTe QDs和氮掺杂石墨烯之间的协同作用,将他们修饰至基底电极上改善了电极表面的电子传递性能、发光效率以及比表面积,从而在三丙胺(TPA)存在下,联吡啶钌在CdTe QDs@NG复合材料修饰电极上的电致化学发光(ECL)强度远远超过在裸玻碳电极上的响应效果,因此根据TPA对联吡啶钌电致发光信号的增敏作用建立了测定TPA的新体系。结果表明,在最佳实验条件下,联吡啶钌电致发光强度差值ΔIECL与TPA浓度在4.0×10-9~4.0×10-7 mol/L范围内呈良好的线性关系,检测限(S/N=3)低至1.4×10-9 mol/L。该方法的选择性高、灵敏度强、重现性好,10次重复测定8.0×10-8 mol/L的TPA,相对标准偏差仅为2.03%。采用该方法测定了环境水样中的TPA浓度,加标回收率在97.7%~104.6%范围,表明该方法可用于推广测定实际样品中的TPA浓度。

一步批量制备氮掺杂石墨烯量子点

因为其独特的量子局域效应,氮掺杂的石墨烯量子点在光电器件的应用上有着良好的前景。由于传统的制备方法中,石墨烯量子点的产率通常不足百分之一,进行氮掺杂的时候会出现进一步损耗,极大限制了其应用。本文提供了一种一步制备氮掺杂石墨烯量子点的方法,而且产率能达到百分之三十以上,将会对促进它在光电领域的实际应用。

氮掺杂石墨烯量子点与番红花红T相互作用的研究

成功地合成了氮掺杂的石墨烯量子点,并采用透射电镜、傅里叶红外光谱和荧光衰减曲线对所合成材料进行了表征。研究发现,番红花红T的紫外吸收光谱和氮掺杂石墨烯量子点的荧光发射光谱相互重叠,推断两者之间发生了荧光共振能量转移。氮掺杂石墨烯量子点荧光强度的降低(F0/F)与番红花红T的浓度之间具有良好的线性关系,线性范围为1.5~8.5μg·L^-1,最低检出限为(0.6μg·L^-1)1.75nmol·L^-1,可用于溶液中番红花红T的定量分析,为建立新型荧光传感器提供了理论和实验基础。

氮磷共掺杂石墨烯量子点/Bi5O7I复合材料的构筑及增强的光催化降解性能

碘氧铋(Bi OI)半导体光催化剂具有独特的层状结构与宽的光吸收范围,在光催化降解污染物方面表现出较好的催化活性.然而,较窄的带隙加快了光生电子空穴对的复合,大大限制了Bi OI光催化剂的发展应用.研究表明,通过富铋策略调控卤氧铋材料中的卤素含量,可以实现对其能带结构的可控调控.本文通过构筑氮磷共掺杂石墨烯量子点/Bi5O7I(NPG/Bi5O7I)复合光催化材料,不仅提高了Bi5O7I材料对可见光的吸收能力,同时增大了光生电子空穴对的分离效率,显著提升了NPG/Bi5O7I复合材料的光催化降解性能.本实验通过简单的离子液体辅助溶剂热方法合成了NPG/Bi5O7I复合光催化材料.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)等表征手段证明已经成功地制备了NPG/Bi5O7I复合材料.同时,以盐酸四环素(TC)和恩诺沙星(ENR)为目标污染物探究了所制备NPG/Bi5O7I材料的光催化活性.实验结果表明,在相同的实验条件下,相对于Bi5O7I纳米棒,NPG/Bi5O7I复合材料具有更高的光催化活性.光照120 min后,相比于Bi5O7I单体材料,NPG/Bi5O7I复合材料对TC的去除率提高了54.4%,ENR的去除率则提高了约54.9%.紫外可见漫反射(DRS)、稳态荧光(FL)、光电流和阻抗(EIS)结果表明,NPG的引入能够显著拓宽Bi5O7I材料的光吸收范围,提高材料光生载流子的分离效率,抑制其重组,大大提升材料的光催化降解活性.电子顺磁共振(ESR)、X射线光电子能谱分析(XPS)和自由基捕获实验结果进一步验证了NPG/Bi5O7I复合材料光催化性能提高的可能机制.当可见光照射时,Bi5O7I价带上的电子被激发跃迁至导带并在价带留下空穴;跃迁至导带的光生电子则迅速从Bi5O7I转移到NPG,从而有效地抑制了光生电子空穴对的重组.随着光照时间的延长,聚集在NPG上的电子将O2还原为·O2^-,产生的·O2^-进一步将有机污染物降解为小分子无机物.与此同时,Bi5O7I价带上的空穴具有极强的氧化能力,可以直接将目标污染物矿化降解.

水溶性氮掺杂石墨烯量子点的合成及其对Pb^(2+)的选择性识别研究

以氧化剥离碳纤维法制备的石墨烯量子点(GQDs)为原料,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为氮源和溶剂,采用溶剂热法,制备了氮掺杂的水溶性石墨烯量子点(N-GQDs)。当反应时间小于24h时,N-GQDs的氮掺杂量和发光量子效率随反应时间的延长而增大,同时其荧光颜色逐渐从黄色向绿、蓝转变。N-GQDs的发光量子效率最高可从GQDs的4.0%增加到30.1%。氮掺杂一方面增加了N-GQDs中C—N键含量,另一方面增强了N-GQDs的结构有序性,从而提高了其发光量子效率。作为荧光探针,N-GQDs对水溶液中的Pb^(2+)具有良好的识别作用。荧光滴定实验证明,在8.0×10-7 mol/L^1.5×10-4 mol/L的线性范围内,以NGQDs为荧光探针,可以有效测定水溶液中Pb^(2+)的浓度。与未掺杂的GQDs相比,氮掺杂显著提高了石墨烯量子点对Pb^(2+)的选择性。

氮-磷共掺杂石墨烯量子点制备及荧光特性

为了制备氮-磷共掺杂石墨烯量子点(N,P-GQDs)以探索其荧光性质的可调性,我们采用水热法以柠檬酸为碳源,六氯三聚磷腈为氮源、磷源,制备出了蓝色光致发光的氮-磷共掺杂石墨烯量子点(N,P-GQDs)。通过一些测试表征可以发现:制备的N,P-GQDs尺寸分布均匀,其横向平均尺寸约4.8 nm,晶格间距为0.24 nm,纵向平均厚度约0.95 nm。在光学性能测试中,观察到N,P-GQDs的荧光发射光谱对激发波长具有强的依赖性,其对可见光表现为较强的吸收性。通过量子产率公式计算得出N,P-GQDs的量子产率为10.4%。所制备出的N,P-GQDs具有优异的抗漂白能力及光学稳定性。通过调节样品的稀释浓度比例对N,P-GQDs的荧光性质的可调性进行研究,发现随着稀释倍数的增加,荧光强度先增加后下降。此外,发现制备的N,P-GQDs对Fe 3+产生强烈的复合作用,使N,P-GQDs荧光猝灭,由此建立了Fe 3+的传感分析方法。

氮掺杂石墨烯量子点/Ru(bpy)3^2+体系电致化学发光法检测邻苯二酚

采用简单的方法合成了氮掺杂石墨烯量子点(NG QDs),并分别用荧光光谱仪和透射电子显微镜进行了表征。研究了NG QDs对Ru(bpy)3^2+电致化学发光(ECL)体系的增敏作用。实验优化了体系pH、Ru(bpy)3^2+用量、NG QDs用量以及扫速等条件。在最优条件下,根据邻苯二酚对NG QDs/Ru(bpy)3^2+耦合ECL体系信号的猝灭作用,建立了测定邻苯二酚的新方法。邻苯二酚浓度(1.0×10-8~1.0×10-5 mol/L)的对数值与ECL信号强度差之间呈线性关系,检测限低至5.0×10-9 mol/L,而且选择性和重现性好,实际样品检测结果令人满意。

基于氮掺杂石墨烯量子点金属有机框架分子印迹聚合物荧光传感器检测食品中的强力霉素

目的建立氮掺杂石墨烯量子点金属有机框架分子印迹聚合物荧光传感器检测食品中的强力霉素的分析方法。方法以强力霉素为模板分子,基于氮掺杂石墨烯量子点的光学特性和金属有机框架的高比表面积,结合分子印迹策略,采用“一锅法”制备对强力霉素具有专一性强、灵敏度高的新型分子印迹荧光探针(ZIF-67@N-GQDs@MIP)。结果该探针合成最佳条件为:选用甲醇作为合成溶剂、ZIF-67添加量为20 mg、模板分子:功能单体:交联剂的摩尔比例为1:8:20。在最佳条件下该探针在0.15~5.00 mg/L范围内对强力霉素具有良好的线性关系,检出限低至0.029 mg/L(S/N=3),该方法用于牛奶中强力霉素检测,回收率为90.11%~92.81%。结论该方法构建的分子印迹荧光传感探针具有选择性强、重复性好、灵敏度高、分析时间短、操作简单等优势,适用于复杂样品中痕量强力霉素的快速检测。

Cu^2+修饰的氮掺杂石墨烯量子点荧光传感器检测2-巯基苯并噻唑的研究

采用一步水热合成法制备了氮掺杂石墨烯量子点(N-GQDs),量子点表面的特定官能团与Cu2+进一步结合后,形成N-GQDs-Cu2+络合物,有效地猝灭了荧光。加入2-巯基苯并噻唑(MBT)时,由于MBT与Cu2+具有强作用力,使得Cu2+从量子点表面解离下来,量子点荧光恢复。据此构建了一种基于Cu2+修饰的氮掺杂石墨烯量子点的高灵敏荧光传感器用于MBT的检测。在最佳实验条件下,MBT在0.4~40.0μmol/L浓度范围内与荧光恢复强度呈良好线性,检出限为0.1μmol/L。该方法用于实际水样中MBT的检测,加标回收率为95.0%~101%。

氮掺杂石墨烯量子点/细菌纤维素复合膜的制备及应用

以一水合柠檬酸和尿素为前驱体,采用一步水热法制备出具有良好水溶性和荧光性能的氮掺杂石墨烯量子点（N-GQDs）。以细菌纤维素（BC）为基体,采用原位浸渍的方法制备出了N-GQDs/BC复合膜。通过紫外-可见光谱仪、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、荧光光谱仪、透射电子显微镜对N-GQDs的结构和性能进行了表征,开发出一种绿色简单的荧光生物传感器并用于多巴胺（DA）的敏感检测。结果表明：N-GQDs/BC复合膜的荧光强度能有效地被DA猝灭,且DA浓度在0~100μmol/L的范围内呈现出很好的线性关系,检测限为3.3×10^（-8）mol/L;通过分析淬灭机制证明了荧光猝灭是由于电子转移导致的。

量子点诱导高氮掺杂提高氧化石墨烯基超级电容器性能

使用氧化石墨烯量子点(GQD)嵌入氧化石墨烯(GO)层间,在NH氛围下采用光照辐射进行还原和氮掺杂,制备一种类“三明治”结构的超级电容器电极材料。光化学还原法可以在短时间内实现材料的还原和掺氮。氧化石墨烯量子点丰富的边缘活性位点使氮的原子数分数高达18.19%,大幅提高了材料的湿润性和电导率。同时量子点嵌入氧化石墨烯层间,可以有效防止氧化石墨烯片的堆叠,增加材料中离子通道数量。制备的两电极超级电容器在0.3 A/g电流密度下的比容量高达380 F/g,电极充放电循环2 000次以后,电容量仍然保持初始电容量的86%。这种富氮石墨烯在新型储能系统中具有潜在的应用前景。