颜色变为黄色。然后硝酸溶液被逐滴加入终止还原过程,调节ph为8。悬浮液抽滤进一步透析。为了对比,将GQDs-NaBH4混合物反应在90度下1-3h。
表征: 1红外和XPS
推测氧化石墨的还原是在裂解的过程中同时发生的。这个推测进一步被红外和XPS测量证实。在图1红外光谱中,gGQDs和bGQDs仅仅有1112cm-1烷氧基的C-O,和1389cm-1的C-O羧酸基团,而1260cm-1的环氧基团消失,这和之前报道环氧基团可能担当化学反应为裂解C-C单键。进一步gGQDs和bGQDs的XPS给出了三种碳,石墨型碳(C=C,C-C),氧化型碳和氮化型碳。氮元素是从硝酸氧化引入GQDs。氧和氮的含量对比氧化石墨下降,这说明还原过程在微波处理过程中进行的。
2 TEM
图2给出了GO和两种GQDs高分辨率投射电镜和原子力显微镜。gGQDs
的直径大概在2-7nm,平均粒径是4.5nm,这和之前的报道很相近。在图2a中有gGQDs的高分辨TEM图,上面显示了gGQDs 的晶格间距为0.345nm。gGQDs的高度搭噶子啊0.5-2nm之间,平均高度为1.2nm,说明大部分的gGQDs是单层或者双层结构。bGQDs的大小和高度没有明显的改变,说明bGQDs的光致发光蓝移可能是和他们还原后就结构改变相关,而不是尺寸差异。
3光学表征
为了进一步表征gGQDs和bGQDs的光学特性,光致发光和紫外可见吸收光谱被研究。gGQDs的紫外可见吸收光谱有一个特征吸收峰在265nm出能被观察到,同时一个很强的背景吸收峰在300nm处这个可以归结于芳香化合物结构的π-π*转变。同时gGQDs的激发依靠光致发光性质。随着激发波长从300-540nm
的改变,光致发光峰移到更长的波长段,当激发在260nm和340nm时,有着最强峰500nm。光致发光激发光谱记录了最强的荧光(500nm)说明两个不同的峰在265nm(4.68ev)和346nm(3.58ev),在图3d中。265nm的光之发光激发光谱是归结于gGQDs的265nm的吸收带,相反346nm的光致发光激发光谱的相关吸收带是微不足道的。
图3c中bGQDs明显提高了光致发光强度,伴随着可见的发射峰蓝移。bGQDs的发射光谱也是依赖激发的特征,在激发波长为260、340nm时有最强峰。然而,相应的光致发光激发光谱有一个很小的不同,一个蓝移的峰在336nm(3.69ev)和一个强峰在265nm(4.68ev)能被观察到。两种GQDs水溶液在365nm的照射灯下有黄绿色和蓝色的荧光。这种被提出的合成方法和普通的水热法在95℃下24h做出了对比,因此结果发现微波辐射有着明显的好处。
6 Fei H, Ye R, Ye G, et al. Boron-and nitrogen-doped graphene quantum dots/graphene hybrid nanoplatelets as efficient electrocatalysts for oxygen
reduction[J]. ACS nano, 2014, 8(10): 10837-10843. (109)
制备方法:
GQD和GO制备,用改善的哈默法制备出GO,GQDs从无烟煤中制备出来。300mg的无烟煤分散在硝酸硫酸为60/20ml中,超声2h,然后在100℃下热处理24h。冷却到室温后,在冰水浴下用3M的氢氧化钠中和到ph为7.得到的产品抽滤后,在1000截留分子量的透析袋中透析5天。
BN-GQD/GO的制备,通过水热法之辈。20mg的GQD和10mg的GO加入到5ml的去离子水中,超声2h形成稳定的悬浮液。得到的混合物密封在聚四氟乙烯反应釜中,在180℃下水热处理14h,最终得到的产品冷冻干燥得到粉末。
表征: 1 TEM SEM
图s1是GQDs的TEM 的图,粒子的尺寸在15-20nm左右。GQDs被混合在GO的水相悬浮液中,质量比为2:1,在水热条件下处理14h。在水热自组装的过程中,高表面积的GO作为二维的模板直接自组装GQDs;GO和GQDs的羟基和羰基之间有强的结合作用,确保能够包裹固定住,从而形成GQD/G的混合物纳米模板。自组装过程结束后,混合物沉淀,这说明水热过程还原了GQDs和GO,致使他们不溶解和有效地在GQD和GO之间自组装。GQD/G的形貌被SEM和TEM所表征。图s3是SEM图,清楚地可以看见统一的层状结构,很像石墨烯片层。层状结构的形成进一步被证实通过TEM(s5)。GQD/G的比降到1:1时层状结构更像石墨烯,然而当比例在3:1时,发生团聚,没有层状结构能
被观察到,这是由于GQDs太多从而导致GO没有很多有效的表面的提供造成的。GQD/G混合纳米板转化为BN-GQD/G通过在1000℃下不同时间用氨水和硼酸作为氮源和硼源。样品分别处理10、30、60min被命名为BN-GQD/G-10、BN-GQD/G-30、BN-GQD/G-60。硼氮共掺杂和无掺杂杨平同样被制备。