一種關于藍光石墨烯量子點的制備方法

摘要：

石墨烯量子點( Graphene quantum dot)是準零維的米材料，其內(nèi)部電子在各方向上的運動都受到局限，所以量子局限效應特別**，具有許多獨特的性質(zhì)。這或?qū)殡娮訉W、光電學和電磁學域帶來革命性的變化。應用于太陽能電池、電子設備、光學染料、生物標記和復合微粒系統(tǒng)等方面。石墨烯量子點在生物、醫(yī)學、材料、新型半導體器件等領具有重要潛在應用。能實現(xiàn)單分子傳感器，也可能催生超小型晶體管或是利用半導體激光器所進行的芯片上通訊用來制作化學傳感器、太能電池、醫(yī)療成像裝置或是納米級電路等等。

產(chǎn)品名稱：石墨烯量子點

別稱：改性后的石墨烯量子點，藍光石墨烯量子點，熒光藍光石墨烯量子點

英文名稱：Graphene Quantum Dots

粒度：1 nm

發(fā)光顏色：藍光（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

石墨烯量子點定義

量子點( Quantumdot)是由有限數(shù)目的原子構(gòu)成，屬于準零維材料，即在三個維度上尺寸均呈現(xiàn)納米級別。外觀恰似球形物或者類球形，其內(nèi)部電子在各個方向的運動均會受到限制，因此量子限域效應非常明顯。石墨烯量子點( Graphene Quantum Dots)一般是橫向尺寸在100nm以下，縱向尺寸可以在幾個納米以下，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，**的水溶性、化學惰性、穩(wěn)定的光致發(fā)光、良好的表面修飾

石墨烯量子點的性質(zhì)

1)不高d性的金屬元素如鎘、鉛等，屬環(huán)保型星子點材料

2)結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，耐強酸、強堿，耐光腐蝕(傳統(tǒng)半導體星子點應用于光電化學器件易發(fā)生光氧化，導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苯環(huán)的大小，卻仍然保持高度的化學穩(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和邊界效應在0～5e范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，從而將波長范圍從紅外區(qū)擴展到可見光及深紫外區(qū)，滿足各種技術對材料隙和特征波長的特殊要求

5)容易實現(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、光電學和電磁學域帯來革命性的變化，其能夠應用于太陽能電池、電子設備、光學染料、生物標記和復合粒系等方面，由于其能實現(xiàn)單分子傳感器，也可能催生超小型晶體管或是利用半導體激光器所進行的芯片上通訊，用來制作化學傳感器、太陽能電池、醫(yī)療成像裝置或是納米級電路等等

石墨烯量子點的制備：

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單的物理化學作用，進行熱解和機械剝離塊狀石墨，得到尺寸較小的GQDs，是最常用的制備方法，比如改進的 Hummers法、水熱合成法、等離子體刻蝕法、電化學法、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，制備工藝簡便易行，并且能夠進行大規(guī)模制備等優(yōu)點。通過此方法所得的GQDs邊上含有豐富的含氧官能團，具有良好的溶解性，同時也有利于其進一步進行化學修飾，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，通過化學反應合成GQDs，比如溶液化學合成法，富勒烯開籠法等。自下而上的方法多數(shù)可控性比較強，但操作步繁瑣，而且操作復雜，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備，從而限制了這些方法的進一步推廣。因此開發(fā)一種同時具有粒徑小、層數(shù)低并分布可控，原料來源豐富旦價廉，生產(chǎn)設備簡單，制備過程簡易、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領域中急需解決的關鍵問題。

綜上所述，開發(fā)一種兼顧粒徑小、層數(shù)低并分布可控，原料來源豐富和價廉，生產(chǎn)設備簡單，制備過程簡易、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?烯子點的制備方法，仍是納米材料制備技術領域中急需解決的關鍵問題。

石墨烯量子點的性能

1.石墨烯量子點的紫外吸收性能

由于石墨烯量子點中的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范圍內(nèi)大量吸收光子。通常來說，會在紫外吸收譜260-320nm范圍內(nèi)顯示出較強的吸收峰，并伴隨延伸至可見光范圍的拖尾。同時，由于n-π躍遷的影響，石墨烯量子點還有可能在270-390nm范圍內(nèi)出現(xiàn)肩峰。并且，由于表面修飾官能團和表面鈍化的影響，紫外吸收峰的位置和峰形均會受到影響。

2.石墨烯量子點的光致發(fā)光性能

石墨烯量子點的發(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際應用的性能。相比于球狀的碳量子點來說，片層狀結(jié)構(gòu)的石墨烯量子點具有更加規(guī)整的晶狀結(jié)構(gòu)，因而會有更高的熒光量子產(chǎn)率。

石墨烯量子點的應用

1石墨烯量子點在催化領域的應用

鞠劍等利用預先合成的載體石墨烯量子點作為還原劑，負載銀納米粒子，形成復合電催化材料。銀納米粒子表面沒有保護劑和表面活性劑。結(jié)果表明，該復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石墨烯量子點在檢測領域的應用

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

3石墨烯量子點在生物醫(yī)學領域的應用

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

關于我們：

 西安齊岳生物科技有限公司是國內(nèi)的納米靶向試劑及材料供應商，我公司實驗室開發(fā)上市熒光量子點系列產(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 ，CdS/ZnS硫化鎘-硫化鋅熒光量子點，InP/ZnS磷化銦-硫化鋅熒光量子點，ZnSe/ZnS硒化鋅-硫化鋅熒光量子點四種。同時我們還提供不同表面配體的核殼型熒光量子點產(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而實現(xiàn)水溶性的，表面可以修飾氨基和羧基。

相關產(chǎn)品：

碳量子點，水溶性碳量子點，綠光碳量子點CQDs

碳量子點（氮摻雜）氮摻雜碳量子點（N-CQDs），

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

硫量子點，藍色熒光硫量子點

硫量子點，藍色熒光量子點

硫量子點（羧甲基纖維素修飾），藍光羧甲基纖維素鈉修飾硫量子點

石墨烯量子點，熒光藍光石墨烯量子點

石墨烯量子點（胺修飾），胺化石墨烯量子點 Aminated GQDs

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

碲化鎘量子點，熒光碲化鎘量子點

綠光碲化鎘量子，橙光碲化鎘量子點

硫化鋅量子點，硫化鋅熒光量子點(InP-ZnS quantum dots)

硫化鋅量子點（Mn²⁺摻雜），錳摻雜硫化鋅量子點，硫化鋅摻雜錳量子點

硒化鎘量子點，硒化鎘(CdSe)熒光量子點，核殼型硒化鎘CdSe量子點

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

黑磷量子點，綠色熒光黑磷量子點

氮化碳量子點，摻雜氮化碳熒光量子點

齊岳小編ssl 2021.10.28