目录
第一章绪论 (1)
1.1石墨烯及石墨烯量子点的发现 (1)
1.1.1石墨烯的性质 (2)
1.1.2从石墨烯到石墨烯量子点 (3)
1.1.3石墨烯量子点的性质 (3)
1.2石墨烯量子点的合成 (4)
1.2.1自上而下策略 (4)
1.2.2自下而上策略 (9)
1.3石墨烯量子的功能化 (10)
1.3.1 预修饰合成功能化石墨烯量子点 (11)
1.3.2 后修饰合成功能化石墨烯量子点 (12)
1.4石墨烯量子点的运用 (13)
1.4.1能源方面的应用 (13)
1.4.2生命科学方面的应用 (20)
1.4.3其他领域的应用 (25)
1.5研究内容 (27)
1.6 研究亮点 (28)
1.7实验技术路线 (29)
第二章自组装石墨烯量子点的制备及性能探索 (29)
2.1 引言 (30)
2.2实验部分 (31)
2.2.1 实验试剂 (31)
2.2.2 实验仪器 (32)
2.2.3实验步骤 (33)
2.2.4荧光量子产率的计算 (33)
2.2.5 石墨烯量子点在荧光下书写成像 (34)
2.3 结果与讨论 (34)
2.3.1 石墨烯量子点的表征 (35)
2.4本章小结 (40)
第三章GQDs/TiO2NT复合材料制备探索及光催化应用研究 (42)
3.1引言 (42)
3.2 实验部分 (43)
3.2.1 实验试剂 (43)
3.2.2 实验仪器 (44)
3.2.3 二氧化钛纳米管的制备 (44)
3.2.4 石墨烯量子点/二氧化钛纳米管复合材料的制备 (45)
3.2.5光催化性能的测试 (46)
3.3结果与讨论 (47)
3.3.1 GQDs/TiO2NT复合材料的表征 (48)
3.4 本章小结 (59)
第4章g-C3N4/TiO2-GQDs复合材料制备探索及光催化应用研究 (60)
4.1引言 (60)
4.2 实验部分 (61)
4.2.1实验试剂 (61)
4.2.2 实验仪器 (62)
4.2.3 g-C3N4/TiO2复合材料的制备 (62)
4.2.4 g-C3N4/TiO2-GQDs复合材料的制备 (63)
4.2.5 光催化性能的测试 (63)
4.3 结果与讨论 (64)
4.3.1 g-C3N4/TiO2-GQDs复合材料的表征 (65)
4.4 本章小结 (78)
第五章全文总结与展望 (79)
5.1 全文总结 (79)
5.2 展望 (80)
第一章绪论
1.1石墨烯及石墨烯量子点的发现
早在1947年，石墨烯一个单原子层的石墨，深深的吸引了广大科学家的研究和探讨。P. Wallace也是在那时开始对石墨烯的性质进行理论研究[1]。仅仅一年之后，Ruess 和V ogt等人[2]就发表了第一张从石墨中剥离出来的石墨烯的透射电子显微图。这些研究人员都是在氢气流中通过热还原氧化石墨的办法来获得石墨烯的。直到1962年，Hofmann等人[3-5]用肼还原氧化石墨获得石墨烯。图1-1是Hofmann发表的第一张石墨烯片的透射电子显微图。
图1-1 早期的石墨烯片的透射电子显微图[3]
Fig. 1-1Early transmission electron microscopy(TEM) image of free graphene sheets.
令人惊讶的是，在接下来的几年时间里，大多数关于石墨烯的理论研究的出版物都忽视了Ruess与V ogt和Hofmann的研究成果。石墨烯的名字由来是Mouras 等人创造的[6]。1987年，在英国曼彻斯特大学里Geim 和Novoselov等人[7]花了17年的时间，重新发现了从高温高压下热解石墨获得石墨烯的办法。这一发现引发了广大科研工作者对石墨烯的广泛研究以及实际运用的探索。2010年，Geim 和Novoselov因在石墨烯方面的贡献被授予诺贝尔物理学奖。
石墨烯量子点（GQDs）是小的石墨烯碎片，尺寸小于100nm，电子传输在三维下进行。石墨烯是一种零带隙的半导体并且有无限激子玻尔直径[8]。因此，