基于明胶制备碳量子点及其光学性能的研究

基于明胶制备碳量子点及其光学性能的研究

论文摘要

通过水热法采用热解明胶制备出有蓝色荧光的碳量子点,并通过单因素优化实验对制备碳量子点的温度、时间进行优化以选择出制备碳量子点的最佳条件,结果表明在水热反应温度为200℃,反应时间为6 h时制备的碳量子点的荧光性能最强。同时,利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线光电子能谱(XPS)、 X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV)及荧光光谱(PL)等手段对最佳条件下制备的碳量子点进行测试与表征,结果表明,该方法制备的碳量子点量子产率为39.4%,与不掺杂的碳量子点相比其量子产率相对较高,这可能是因为有N元素的存在使得量子产率有所提高;所制备的碳量子点不仅具有丰富的含氧官能团而且抗光漂白性能良好,形态主要是均匀分散的球形,没有明显的晶格条纹,这与相关文献报道的碳量子点的形态相一致,其在250~300 nm有较弱的吸收,但无明显的特征吸收峰,这可能是由于CO基团的n—π*跃迁引起的;此外,还讨论了氙灯照射时间、 pH、碳量子点浓度、不同类型溶剂及离子强度等因素对碳量子点荧光性能的影响,研究结果表明,氙灯照射时间及离子强度对碳量子点荧光性能几乎无影响,在过酸或过碱的条件下其荧光强度相对较弱,原因可能是在过酸或过碱的条件下发生质子化或非质子化的作用导致其荧光强度减弱;且碳量子点溶液随着其浓度的增加,荧光强度先增加后减小;而对于溶剂类型而言,其在极性溶剂中的荧光强度大于其在非极性溶剂中的荧光强度,说明该方法制备的碳量子点具有良好的水溶性。

论文目录

  • 引 言
  • 1 实验部分
  •   1.1 原料与仪器
  •   1.2 碳量子点的制备
  •   1.3 量子产量 (QYs) 的测量
  •   1.4 制备碳量子点条件的优化
  •     1.4.1 制备碳量子点时间的优化
  •     1.4.2 制备碳量子点温度的优化
  •   1.5 测试与表征
  •     (1) 透射电子显微镜 (TEM)
  •     (2) 傅里叶红外光谱分析 (FTIR)
  •     (3) X射线光电子能谱 (XPS)
  •     (4) X光衍射仪 (XRD)
  •     (5) 紫外-可见光谱分析 (UV-Vis)
  •     (6) 荧光光谱分析 (PL)
  • 2 结果与讨论
  •   2.1 单因素优化实验
  •     2.1.1 制备碳量子点时间的优化
  •     2.1.2 制备碳量子点温度的优化
  •   2.2 碳量子点的表征
  •     2.2.1 碳量子点的TEM分析
  •     2.2.2 碳量子点的FTIR分析
  •     2.2.3 碳量子点的XPS分析
  •     2.2.4 碳量子点的XRD分析
  •     2.2.5 碳量子点的紫外分析
  •     2.2.6 碳量子点的荧光分析
  •   2.3 不同因素对碳量子点荧光性能的影响
  •     2.3.1 pH对碳量子点荧光性能的影响
  •     2.3.2 氙灯照射时间对碳量子点荧光性能的影响
  •     2.3.3 浓度对碳量子点荧光性能的影响
  •     2.3.4 溶剂对碳量子点荧光性能的影响
  •     3.3.5 离子浓度对碳量子点荧光性能的影响
  • 3 结 论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 王学川,白鹏霞,罗晓民,李季

    关键词: 明胶,碳量子点,光学性能,荧光光谱

    来源: 光谱学与光谱分析 2019年04期

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 化学,材料科学

    单位: 陕西科技大学轻工科学与工程学院轻化工程国家级实验教学示范中心,陕西科技大学化学与化工学院

    基金: 国家重点研发计划项目(2017YFB0308500),国家自然科学基金项目(21776169)资助

    分类号: O613.71;TB383.1

    页码: 1154-1161

    总页数: 8

    文件大小: 4356K

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