碳点制备总结(7)

2019-02-15 17:44

可以用切向超滤。溶液用旋转蒸发得到固体GQDs。

表征:

图1展示了没有任何处理的煤的宏观图片和简化的纳米结构。这种结构是通过脂肪族无定形碳连。图1b是烟煤和无烟煤的SEM图,,他们都有不规则尺寸和片状分布,但是焦炭是近似球形的。煤的化学组成被XPS研究。

从烟煤中制备GQDs

在图1c中,GQDs从烟煤中得到,100℃得到的b-GQDs的微观结构在图1d中展示,其中b-GQDs有着统一的尺寸分布和形貌,粒径大概在2.96±0.96nm。图1e是其高分辨透射电镜图,可以看到是结晶的六角结构,值得注意的是,我们观察到一下大的点并没有完全被剥离,可以看见很多晶体结构,连接在无定形碳上,这说明可推测出煤的微观结构。图1f和s3c给出了AFM的图,说明他们的高度有1.5-3nm,说明这是2个或者4个片层的类氧化石墨烯结构。

不出所料,I D /I G的比值是1.06±0.12,当酸处理后得到的b-GQDs时,这个比值提高到1.55±0.19,在图s4a中展示出来。这是由于缺陷在基面和边缘的引入。b-GQDs的水溶性很好,这归结于亲水基团的引入,在C1s的高分辨XPS普图中,有288.3ev峰,这个对应着是羧基。功能化也可以被C-O,C=O,O-H在红外中的强度的增强来证实。

温度可以控制b-GQDs的尺寸,通过杨花时间,GQDs从烟煤中制备在120℃下的直径是咋2.30±0.78nm,在图s5b中展示。

从无烟煤(c)和焦炭(a)中制备GQDs

同样的方法制备出c-GQDs,并用同样的表征手段去表征。图2a给出了c-GQDs的透射电镜图,可以看到统一的尺寸在5.8±1.7nm。更值得注意的是,a-GQDs在图2b中展示,可以看到这种堆叠结构是小的圆片落在大的片层结构上。这种堆叠结构进一步被AFM证实(图s7b、c)。a-GQDs的大的堆叠结构的平均直径是29±11nm(图s7d)。这两种GQDs的高分辨透射电镜图在图2c、d中给出,两种GQDs都有六方晶型。他们的水溶性都很哈,他们的拉曼和XPS和红外和b-GQDs很像。(图s8a-c)。

光学检测

GQDs的光学特性被紫外可见吸收光谱和光致发光光谱所研究。图3a给出了a、b、c-GQDs的光致发光激发光谱,激发波长在345nm,相对应的紫外吸收光谱展示在图s10a中,这三种GQDs的最大发射波长分别在530、480、460nm,对应着的是橙黄色、绿色、蓝色。GQDs的光致发光机制是收到他们本身的尺寸,边缘结构和缺陷效应的影响,我们发现光致发光强度的顺序是a-GQD>s4c-GQDs>4b-GQDs,同样的趋势在尺寸和I D /I G的比值也存在。量子限制效应是量子点的主要特性,这些量子点的光致发光特性依靠他们的尺寸,越小的量子点通产冬至蓝移的发射。为了证实这个量子限制效应,我们比较了不同只存的量

子点来观察光致发光的发射波长,展示在图3b中。当尺寸从2.96nm到2.30nm是,发射波长蓝移从500nm到460nm。这就说明这些碳点是量子点。尽管数据强烈的说明这些碳纳米粒子确实是量子点,但是这里任然有着这些光学特性是从遗留下来的边缘含氧功能物质而来的可能。因此,需要进一步的研究。

光致发光发射需要依靠ph,一个渐变的光致发光强度的改变在图3中给出,发现在ph为6或7时,强度最大,在ph从6变到3时,光致发光波长从500变到540nm并且强度下降,当ph从7变到10可以发现,荧光强度下降,且蓝移到460nm。图3d-f揭示了不同激发发射图在氢氧化钠和磷酸二氢钠缓冲液。

(3)热解法


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