氨基酸修饰和异原子掺杂增强石墨烯量子点的发光特性及应用研究

石墨烯的功能化及其光电性能研究共3篇石墨烯的功能化及其光电性能研究1近年来，石墨烯因其独特的机械、电子、热力学等性质受到广泛的关注。

石墨烯的单层结构使得其具有极高的比表面积和高可调节性，因此石墨烯的表面修饰成为了研究热点之一。

石墨烯的表面修饰可以改变其化学物性、物理性质和光电性能，从而为其应用提供了更多可能性。

石墨烯表面的修饰方法包括化学修饰和物理修饰。

其中，化学修饰是将化学物质通过共价键或非共价键与石墨烯表面发生作用，从而实现表面改性的方法。

例如，将氟原子置换在石墨烯表面的碳原子上，即得到氟化石墨烯，可以降低石墨烯的表面能，并增大其带隙。

同时，氟化石墨烯还具有优异的化学稳定性和生物相容性，因此在生物医学领域具有广泛的应用前景。

另外，通过石墨烯表面化学修饰可以引入一些官能团，如羟基、羧基等，这些官能团可以与其它物质发生化学反应，从而实现石墨烯的导电、催化、吸附等方面应用。

物理修饰是通过物理手段改变石墨烯表面的特性，例如在石墨烯表面覆盖一层金属或氧化物薄膜，可以实现对石墨烯表面的保护，从而使石墨烯的稳定性和机械性能得到提高。

此外，通过掺杂和微纳结构化等方式也可以实现对石墨烯表面物化性质和光电性能的改善。

光电性能是石墨烯最被关注的性质之一，由于其高可调性和可控性，石墨烯具有广泛的光电应用。

例如，石墨烯通过光照响应可以实现光控开关、智能自适应调制器等应用。

同时，石墨烯具有极高的电导率和传输速率，在生物医学领域中可以实现高灵敏度的光电探测器、生物传感器等应用。

此外，石墨烯还可以实现太阳能电池、高效光催化、纳米激光器等光电器件的应用。

总的来说，石墨烯的表面功能化和光电性能研究对其应用前景的拓展十分重要。

表面修饰方法的改进和创新可以实现更多的石墨烯功能化，光电性能的进一步研究和应用也将推动石墨烯在各领域的应用发展石墨烯具有优异的物理、化学和光电性质，其表面功能化和光电性能的研究对其应用前景的拓展至关重要。

通过化学修饰和物理修饰等手段，可以实现石墨烯的功能化和性能改善，从而在生物医学、电子器件等领域广泛应用。

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶体结构材料，具有独特的物理和化学性质。

石墨烯量子点是石墨烯的纳米级别片段，具有优异的光电特性和生物相容性，在生物医学和发光材料领域具有广泛的应用前景。

本文将介绍石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究。

石墨烯量子点具有优异的荧光特性，可作为生物成像探针。

石墨烯量子点具有较高的量子产率和较长的荧光寿命，在低浓度下即可达到高亮度的荧光信号。

这使得石墨烯量子点在生物体内的成像具有较高的分辨率和较低的背景干扰。

石墨烯量子点还具有较宽的激发波长范围和可调的发射波长，可用于多模态成像，如荧光成像和二光子成像等。

石墨烯量子点具有较好的生物相容性，在生物学样品中不会引起细胞毒性和光损伤，因此可以安全地应用于体内或体外的生物成像研究中。

石墨烯量子点可以用于药物传递和治疗。

石墨烯量子点具有大的比表面积和丰富的官能团，可以有效地吸附和包埋药物分子。

其良好的生物相容性和低光毒性使得石墨烯量子点在体内的应用具有潜力。

石墨烯量子点还可以通过改变表面功能化基团来调控药物的释放速率和靶向性。

通过修饰石墨烯量子点表面的靶向分子，可以实现药物的靶向传递，提高治疗效果并减少副作用。

石墨烯量子点还可以用作发光材料。

石墨烯量子点具有宽带隙和可调的发光特性，可以通过改变其尺寸和结构来调控发光波长和发射强度。

石墨烯量子点具有较高的稳定性和较长的激发寿命，可用于发光二极管和激光器等器件的制备。

石墨烯量子点的独特光电特性还可以用于光电转换和光催化反应等领域的研究。

石墨烯量子点在生物和发光材料上具有广泛的应用潜力。

未来的研究工作应进一步探索石墨烯量子点的合成方法和表面修饰策略，提高其光电性能和生物相容性，推动其在生物医学和发光材料领域的应用。

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究石墨烯量子点是一种新型的纳米材料，由石墨烯通过化学修饰转化而来，具有优异的光学、电学和化学性质。

近年来，石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究引起了广泛关注。

本文将重点介绍石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究进展。

石墨烯量子点具有显著的发光特性，可发射出可见光甚至近红外光，在生物成像、标记和荧光探针等方面具有重要的应用潜力。

石墨烯量子点的表面易于修饰功能分子，可以作为生物标记物用于细胞和组织的荧光标记。

石墨烯量子点具有较好的荧光稳定性和生物相容性，适用于长时间的细胞追踪实验。

石墨烯量子点还可以用于生物成像。

由于其优异的荧光性能和较低的自发发光背景，石墨烯量子点成像具有高信噪比和较好的空间分辨率，可以用于活细胞成像、动物体内成像以及肿瘤诊断等领域。

石墨烯量子点还可以通过表面修饰实现对特定靶点的选择性识别和成像，为疾病的诊断和治疗提供了新的手段。

石墨烯量子点在荧光传感器和光电器件领域也有重要应用。

石墨烯量子点可以通过改变其表面修饰分子或结构来实现对不同物质的敏感识别。

通过使用特定的功能分子修饰石墨烯量子点表面，可以将其用作环境污染物的传感器。

石墨烯量子点还可以用于制备光电器件，如太阳能电池和光电二极管等。

石墨烯量子点在生物与发光材料上具有广泛的应用前景。

通过改变其表面修饰和结构，可以实现对不同物质的选择性识别和传感，提供了新的荧光成像和传感平台。

随着对石墨烯量子点的深入研究，相信其在生物医学和光电器件领域的应用将得到进一步拓展，并为相关领域的研究和应用提供新的思路和方法。

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究石墨烯量子点是一种近年来备受关注的新型纳米材料，具有优异的电学、光学和化学性能，因此在生物医学和发光材料领域有着广泛的应用前景。

本文将重点探讨石墨烯量子点在生物和发光材料上的应用研究进展，以及其潜在的应用价值。

石墨烯量子点在生物医学领域的应用备受关注。

由于其优异的生物相容性和荧光特性，石墨烯量子点被广泛用于生物成像、生物标记和药物输送等方面。

石墨烯量子点可以被用于检测生物标志物、细胞成像以及肿瘤诊断等。

研究表明将石墨烯量子点修饰在生物靶向分子上，可以实现对肿瘤细胞的靶向成像和治疗。

石墨烯量子点还可以作为生物传感器，用于检测生物分子、离子和细胞等，具有重要的临床诊断价值。

石墨烯量子点在生物医学领域的应用前景非常广阔。

石墨烯量子点在发光材料领域也表现出了巨大的潜力。

石墨烯量子点具有优异的光学性能，包括高荧光量子产率、良好的光稳定性和宽波长调控范围等特点，使其成为理想的发光材料。

石墨烯量子点可以被用于制备高性能的有机发光二极管（OLED）、荧光标记物和荧光探针等。

石墨烯量子点还可以被应用于白光LED、激光和光伏等领域。

石墨烯量子点在发光材料领域的应用不仅可以提高材料的光电转换效率，还可以拓展材料的应用范围，具有重要的实际应用价值。

在石墨烯量子点的应用研究中，还存在一些问题亟待解决。

石墨烯量子点的制备方法需要进一步优化，以提高其制备的效率和稳定性。

石墨烯量子点的毒性和生物安全性问题也需要加强研究，以确保其在生物医学应用中的安全性。

石墨烯量子点的发光机理和光学性能也需要深入研究，以拓展其在发光材料领域的应用。

未来在石墨烯量子点的应用研究中，需要进一步加强材料的基础研究和技术创新，以解决现实中的应用问题。

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究
石墨烯量子点是一种新型的发光纳米材料，具有很高的发光效率、较宽的发射光谱范
围和优良的光稳定性。

由于其在生物学和发光材料领域的独特性能，石墨烯量子点在荧光
标记、生物成像、生物传感和发光材料方面得到了广泛的关注和研究。

本文就石墨烯量子
点在生物与发光材料上的应用进行综述。

石墨烯量子点在生物成像方面也具有重要的应用价值。

石墨烯量子点的窄带发射光谱
范围和高荧光量子产率使其成为一种很好的活细胞成像探针。

石墨烯量子点能够通过与靶
标分子的特异性结合来实现靶标的荧光成像，对生物分子的定位和追踪提供了有力的工具。

石墨烯量子点还可以通过与其他成像探针的耦合，实现多模式成像，提高成像的信息量和
准确性。

石墨烯量子点还可以应用于生物传感领域。

石墨烯量子点可通过与生物分子的相互作
用来实现对生物过程的监测和分析。

石墨烯量子点可以通过与蛋白质、核酸、多肽等生物
分子的特异性结合来检测靶标分子的含量和活性变化。

通过表面修饰和功能化，石墨烯量
子点可以实现对不同生物分子的选择性识别和定量分析。

石墨烯量子点还具有应用于发光材料的巨大潜力。

石墨烯量子点的高发射效率和较宽
的发射光谱范围使其成为一种很好的发光材料，可用于LED、OLED等光电器件的制备。

石
墨烯量子点还可以通过控制其大小、形状和表面修饰来调控其发光特性，实现对发光颜色、光强和稳定性的调控。

石墨烯量子点还具有良好的光学透明性和可溶性，可以与其他材料
进行复合，制备出具有特殊发光性能的复合材料。

石墨烯量子点在荧光探针检测中的应用研究石墨烯量子点 (Graphene quantum dots, GQDs) 是一种新型的碳基材料，其具有高比表面积、优异的光学和电学性能。

近年来，石墨烯量子点在生物荧光探针检测中的应用研究备受瞩目。

本文将探讨石墨烯量子点在荧光探针检测中的应用研究。

一、石墨烯量子点的制备与特性石墨烯量子点是由石墨烯层剥离形成的直径小于 10 nm 的量子粒子。

石墨烯量子点的特殊结构和纳米级尺寸使其具有一系列优异的性能，如宽波长荧光、较高的荧光量子产率、稳定的荧光性能和良好的生物相容性。

石墨烯量子点的制备方法包括化学还原法、碳热还原法和激光还原法等。

其中，化学还原法是最常见的一种制备方法，其基于化学氧化石墨烯并通过还原剂还原回石墨烯量子点的过程。

通过对制备条件的调控，可以获得大小、形状和表面性质不同的石墨烯量子点。

二、石墨烯量子点在荧光探针检测中的应用石墨烯量子点在荧光探针检测中的应用主要表现在以下几个方面。

1. 蛋白质检测石墨烯量子点能够与蛋白质发生特异性相互作用，具有极高的灵敏度和准确性。

石墨烯量子点可以结合蛋白质表面上的氨基酸残基，形成稳定的复合物，从而实现对蛋白质的检测。

石墨烯量子点还可以作为标记物，结合适当的抗体实现蛋白质的定量检测。

2. 生物成像石墨烯量子点具有良好的生物相容性和低毒性，能够被生物体内的细胞或组织吸收，从而在生物成像方面得到广泛应用。

石墨烯量子点可以用于癌细胞、病毒以及细菌等生物组织成像，具有高分辨率和高灵敏度。

3. 生化分析石墨烯量子点具有较高的表面积，可以用作检测生物分子的传感器。

石墨烯量子点可以通过表面修饰实现对各种生物分子的检测，如 DNA、RNA、小分子和离子等。

此外，石墨烯量子点还可以用于微生物感染分析和药物筛选等生化领域。

三、石墨烯量子点在荧光探针检测中的优势和未来发展和传统荧光探针相比，石墨烯量子点具有以下几个优势：1. 荧光强度高：石墨烯量子点的荧光量子产率可达 35%，相较于金属离子和有机荧光染料具有更高的荧光强度。

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究石墨烯量子点是由石墨烯片层通过化学、物理方法获得的纳米材料，具有优异的光电性能和化学稳定性，在生物和发光材料方面具有广泛的应用潜力。

本文将重点介绍石墨烯量子点在生物和发光材料上的应用研究。

石墨烯量子点在生物领域中的研究主要集中在生物成像、生物探针以及药物传输等方面。

石墨烯量子点由于其优异的光学性质，成为生物成像技术的热门材料之一。

石墨烯量子点具有较窄的发射带宽，红外可见光区域高吸光度，强烈的荧光信号和优异的光稳定性，提供了优良的成像性能。

石墨烯量子点还可以通过合成控制其荧光发射波长，从而实现多种颜色的荧光成像。

石墨烯量子点还具有较小的体积和良好的生物相容性，可以在体内进行细胞和组织成像。

石墨烯量子点还可以作为生物探针用于检测生物分子和细胞。

石墨烯量子点通过表面功能化，可以选择性地与靶分子或细胞结合，实现高灵敏度的检测。

石墨烯量子点可以通过修饰特定的功能基团，用于检测生物大分子如蛋白质、核酸等。

石墨烯量子点还可以通过调控其表面的化学环境，实现对细胞内离子浓度、酸碱度等的检测。

这些检测手段对于生物医药研究和临床诊断具有重要意义。

石墨烯量子点还可以应用于药物传输和治疗。

石墨烯量子点可以通过改变其表面性质和结构，实现对药物的包装和传递。

石墨烯量子点还可以通过光热效应和荧光响应等机制，实现肿瘤的光热治疗和药物释放。

这些应用为石墨烯量子点在肿瘤治疗和药物传输方面提供了新的途径和思路。

除了生物领域，石墨烯量子点还在发光材料方面展现出了巨大潜力。

石墨烯量子点具有优异的荧光性能，可以作为发光材料应用在LED、荧光显示、激光器等领域中。

石墨烯量子点通过调整其粒子大小和表面官能团，实现了对发光波长的调控，并具有良好的发光性能和色纯度。

这些特性使得石墨烯量子点成为发光领域中的一种重要的新材料。

石墨烯量子点的制备及光催化应用摘要：石墨烯量子点作为新的零维(0D)材料被提出，因其自身量子约束、边缘效应以及环境友好等特点，引起了世界范围内学术界和工业界的广泛关注。

笔者综述了石墨烯量子点(GQDs)不同的制备方法。

GQDs具有良好的水溶性，边界富含含氧官能团等优点。

关键词：石墨烯量子点；氧化劈裂法；水热或溶剂法石墨烯量子点是一种0D石墨烯材料，其特征是原子薄的石墨化平面(通常为1层或2层，厚度小于2纳米)，横向尺寸通常小于10纳米。

与其他碳基材料如富勒烯、石墨烯等相比，由于其特殊的边缘和量子约束效应，GQDs表现出不同的化学和物理性质，展现了较好的光学特性，打破了石墨烯在光学应用中的零带隙限制。

荧光性质是GQDs最重要的特征，与传统半导体的量子点相比，GQDs具有荧光性质稳定、低毒、水溶性好等优点，具有生物相容性的优势。

1 石墨烯量子点制备1.1氧化劈裂法氧化劈裂法又称氧化切割，是应用最广泛的一种切割方法。

SHEN等[1]提出，将微米级的二维氧化石墨烯薄片切成小块加入HNO3中，结果表明，制备的GQDs具有上转换荧光性质。

ZHOU等[2]提出了一种调节氧化石墨烯横向尺寸的简单、可控的方法。

改法合成的GQDs在重金属离子的电化学传感方面表现出增强的性能。

在以此基础上，CHUA等[3]以富勒烯为起始原料制备了非常小的GQDs(2-3 nm)。

产物表现出较强的发光性能，表明GQDs在光电子和生物标记方面的潜力。

LU等[4]开发了一个简单和肤浅锅GQDs的合成方法。

合成的GQDs具有良好的光稳定性、耐盐性、低毒性和良好的生物相容性。

1.2 水热或溶剂法水热或溶剂热法是制备GQDs的一种简单、快速的方法。

PAN等[5]首次以氧化石墨烯为原料，采用水热法制备了粒径分布为5~13nm的GQDs。

TIAN等[6]报道了一种在二甲基甲酰胺(DMF)环境中应用过氧化氢一步溶剂热法合成GQDs的方法，该方法在整个制备过程中不引入任何杂质，如图2所示。

摘要摘要石墨烯量子点因其尺寸小于波尔半径，因而具有很强的量子限制和边缘效应以及其它一些新颖的特性，在很多领域，石墨烯量子点都表现出潜在的应用价值，例如生物医学和生物成像，化学生物传感器，光电器件，热导体以及光催化等等。

为发掘石墨烯量子点的特性及其应用领域，针对石墨烯量子点的表面修饰逐渐引起了重视。

经理论研究和实验探究表明，表面功能化和异原子掺杂两种方式能够有效地改善石墨烯量子点的光学以及电子性能，从而产生新的现象和独特的性质。

本文以石墨烯量子点为研究对象，在研究其电化学发光性质的基础上，通过氮掺杂和表面功能化两种方式对其改性，研究功能作用化对石墨烯量子点光学性质的影响，并基于此建立了分别用于测定葡萄糖、过氧化氢的电化学发光分析方法和金属锰离子（Ⅱ）的可视化检测方法。

主要研究内容如下：1.通过超声-光照下过氧化氢氧化氧化石墨烯片的方法制备了石墨烯量子点，研究了此石墨烯量子点的电化学发光性质；基于过氧化氢对石墨烯量子点独特电化学发光信号的抑制作用以及葡萄糖氧化酶的催化作用，构建了一种灵敏检测葡萄糖的ECL 生物传感器。

在优化的测定条件下，ECL信号的抑制率与葡萄糖浓度在1.2~120.0pM 的范围内呈线性关系，方法检出限为0.3pM。

2.合成了鲁米诺功能化的氮掺杂石墨烯量子点（luminol-NGQDs）纳米复合物；研究发现，在luminol-NGQDs复合物体系中，luminol和NGQDs之间能够发生电化学发光共振能量转移（ECL-RET），其中luminol作为能量供体、NGQDs作为能量受体，因此复合物体系产生强的阳极ECL发射而无需额外使用共反应试剂；基于过氧化氢对luminol-NGQDs的ECL信号的增敏作用，建立了一种灵敏检测过氧化氢的ECL方法，方法的线性范围为3.3×10-8~7.4×10-5M，相关系数为0.9986，检出限为1.0×10-8M。

石墨烯的功能化修饰及其在光电器件中的应用研究石墨烯是由碳原子组成的二维平面晶格结构，因其出色的物理、化学和机械性能而备受关注。

但是，由于其单层结构和大面积的表面积，石墨烯在广泛应用中仍存在某些限制。

通过对石墨烯的功能化修饰可以在一定程度上改善其应用性能，进而提高其在光电器件领域的应用。

石墨烯的功能化修饰是指将它与其他分子或离子进行化学反应，将功能性团或化合物引入其结构中。

通过此类修饰，可以改变石墨烯的电子结构、化学性质、生物相容性、热稳定性等性质，从而使其适用于更广泛的应用场景。

基于石墨烯的功能化修饰，目前已经有多种光电器件得以实现，其中包括太阳能电池、光电传感器、光电发射器等。

这些光电器件的制造原理和技术细节各不相同，但从整体上看，它们共同展现出石墨烯作为材料在光电器件中的巨大潜力。

太阳能电池是利用太阳光能转化为电能的器件。

石墨烯作为太阳能电池的电极材料，具有高电导率和透光性等多种优势。

通过改变石墨烯电极的结构和物理性质，可以控制太阳能电池材料的吸光能力和电子输运通量。

同时，石墨烯的纳米表面可以增加太阳能电池的表面积，提高吸光效率。

光电传感器是一种将光信号转化为电信号的器件。

由于石墨烯具有高度敏感的电子传输特性，可以通过对其表面进行修饰，来制造出更加敏感和精确的光电传感器。

例如，通过在石墨烯表面增加一些金属离子或有机分子作为感测元件，可以有效地扩大光电传感器的检测范围和灵敏度，并且不同的修饰方式可以使其对不同光谱区域的信号具有更强的响应。

光电发射器是利用光电效应将光能转化为电子能的器件。

石墨烯作为电子集中器，可以有效地提高光电发射器的电子转移效率和速度。

通过在石墨烯表面修饰金属、半导体等材料，还可以控制光电发射器的工作波长和发射强度，提高器件的性能和应用范围。

总之，石墨烯的功能化修饰可以在光电器件中发挥巨大的作用，为太阳能电池、光电传感器、光电发射器等器件的研发提供更为广阔的应用空间。

虽然这一领域仍存在某些技术挑战和问题，但相信随着技术的不断进步和深入研究，石墨烯功能化修饰将在光电器件中发挥更加重要的作用。

《类石墨烯量子点的制备及其荧光性能研究》篇一一、引言随着纳米科技的不断进步，二维材料在科学研究领域得到了广泛的关注。

其中，类石墨烯量子点作为一种新兴的纳米材料，因其独特的电子和光学性能在生物成像、光电器件、催化等领域展现出巨大的应用潜力。

本文旨在探讨类石墨烯量子点的制备方法，并对其荧光性能进行深入研究。

二、类石墨烯量子点的制备2.1 制备方法类石墨烯量子点的制备主要采用化学合成法。

本文中，我们采用溶胶-凝胶法结合高温热解法来制备类石墨烯量子点。

该方法具有操作简便、成本低廉、产量高等优点。

2.2 实验步骤1. 准备前驱体溶液：将适量的前驱体溶解在有机溶剂中，形成均匀的溶液。

2. 溶胶-凝胶过程：将前驱体溶液在一定的温度和压力下进行溶胶-凝胶转化，形成凝胶。

3. 热解过程：将凝胶在高温下进行热解，使前驱体分解并形成类石墨烯量子点。

4. 洗涤与干燥：将制备得到的类石墨烯量子点进行洗涤和干燥，以去除杂质和提高纯度。

三、荧光性能研究3.1 荧光光谱分析通过荧光光谱仪对制备得到的类石墨烯量子点进行荧光性能测试。

结果表明，该量子点具有较高的荧光强度和良好的稳定性。

3.2 荧光机制探讨类石墨烯量子点的荧光机制主要与其能级结构、表面态以及量子限域效应等因素有关。

我们通过理论计算和实验分析，探讨了其荧光机制，为进一步优化其性能提供了理论依据。

四、结果与讨论4.1 制备结果通过上述制备方法，我们成功制备了类石墨烯量子点。

SEM 和TEM结果表明，该量子点具有较好的分散性和均匀的尺寸分布。

4.2 荧光性能分析荧光性能测试结果表明，类石墨烯量子点具有较高的荧光量子产率，且在不同激发波长下表现出良好的稳定性。

此外，该量子点的荧光颜色可通过调节其尺寸和表面态进行调控，为其在生物成像、光电器件等领域的应用提供了可能。

五、应用前景与展望类石墨烯量子点作为一种新兴的纳米材料，具有广阔的应用前景。

在生物成像方面，其良好的生物相容性和荧光性能使其成为一种理想的生物探针。

石墨烯量子点在生物与发光材料上的应用研究石墨烯量子点（Graphene quantum dots，GQDs）是一种新兴的纳米材料，它是从石墨烯中切割而来的纳米结构，具有优异的物理化学性能和潜在的应用价值。

近年来，GQDs 在生物医学领域和发光材料领域的应用得到了广泛关注。

本文将从两个方面来探讨 GQDs 在生物和发光材料上的应用研究。

一、GQDs 在生物医学领域中的应用GQDs 在生物医学领域中的应用研究得到了广泛的关注，这是因为 GQDs 具有许多优异的生物特性，如低毒性，良好的生物相容性，能够穿过细胞膜等。

GQDs 可以与生物分子相互作用，通过作用模式的改变来检测生物分子，如蛋白质，RNA，DNA 等。

在此基础上，GQDs 被广泛应用于生物传感器中，例如，葡萄糖传感器，DNA 检测器，以及针对癌症诊断的传感器等。

GQDs 具有很多优异的物理化学特性，使其在发光材料领域具有广泛的应用前景。

下面将介绍 GQDs 在发光材料领域中的应用研究，包括发光二极管，有机发光二极管和生物医学发光材料等方面。

1. GQDs 作为发光二极管的材料GQDs 也可以用作有机发光二极管的助剂。

通过添加 GQDs 可以提高有机发光二极管的发光效率，增强有机分子之间的电子传输，并缩小电子的传输路径，从而提高发光效果。

GQDs 还被广泛地应用于生物医学发光材料中。

通过将一定的药物与 GQDs 结合，可以制成一种可携带的照明装置，可以治疗某些病症。

同时，GQDs 还具有较好的生物相容性，可以在医学检测领域中用作探针或生物标记，例如，作为荧光标记来检测细胞中的化学成分。

总之，GQDs 在生物医学领域和发光材料领域的应用研究得到了广泛的关注。

随着技术的不断进步，GQDs 在更多领域的应用将会被发现，展现出更大的实际应用价值。

《类石墨烯量子点的制备及其荧光性能研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，二维材料因其独特的物理和化学性质，在诸多领域展现出巨大的应用潜力。

类石墨烯量子点（Graphene Quantum Dots，GQDs）作为二维材料家族的新成员，因其良好的生物相容性、优异的荧光性能和较高的光稳定性，近年来受到了广泛关注。

本文旨在研究类石墨烯量子点的制备方法及其荧光性能，为进一步应用提供理论支持。

二、类石墨烯量子点的制备类石墨烯量子点的制备方法主要分为两大类：化学合成法和物理法。

本文主要介绍化学合成法中的液相剥离法。

液相剥离法是通过将石墨烯分散在有机溶剂中，利用超声等手段将其剥离成量子点。

具体步骤如下：1. 将石墨烯粉末与有机溶剂混合，形成均匀的悬浮液；2. 在悬浮液中加入表面活性剂，以增强石墨烯片层间的相互作用；3. 对悬浮液进行超声处理，使石墨烯片层剥离成量子点；4. 通过离心、过滤等手段分离出量子点，并进行洗涤、干燥处理。

三、荧光性能研究类石墨烯量子点具有优异的荧光性能，包括高荧光量子产率、良好的光稳定性等。

本部分将重点研究其荧光性能及影响因素。

1. 荧光光谱分析通过荧光光谱仪对类石墨烯量子点进行光谱分析，可以观察到其具有明显的激发波长依赖性。

在不同激发波长下，量子点的荧光强度和颜色会发生变化。

此外，其荧光光谱呈现出窄的半峰宽，表明其具有较高的色纯度。

2. 荧光量子产率荧光量子产率是衡量荧光物质发光效率的重要参数。

通过比较类石墨烯量子点与标准物质的荧光强度和吸收系数，可以计算出其荧光量子产率。

实验结果表明，类石墨烯量子点具有较高的荧光量子产率，有利于其在生物成像、光电器件等领域的应用。

3. 影响荧光性能的因素类石墨烯量子点的荧光性能受多种因素影响，如制备方法、表面修饰、环境因素等。

通过对比不同制备方法得到的量子点的荧光性能，可以发现液相剥离法具有较高的产率和较好的荧光性能。

此外，表面修饰可以改善量子点的溶解性和稳定性，进一步优化其荧光性能。

石墨烯量子点的制备及其在生物医学中的应用研究石墨烯量子点（graphene quantum dots, GQDs）是一种新型的碳材料，由于其特殊的物理化学性质和生物相容性，近年来在生物医学领域中备受瞩目。

本文将重点探讨石墨烯量子点的制备方法以及在生物医学中的应用研究。

一、石墨烯量子点的制备方法石墨烯量子点的制备方法主要分为两种：底物法和溶液法。

底物法制备GQDs主要是利用石墨烯作为底物，通过物理或化学剥离方式进行制备。

物理剥离方法主要是利用机械剥离，通过不断剥离石墨烯的层数，从而得到厚度不同、形态不规则的GQDs。

而化学剥离方法主要是通过利用氧化剂或还原剂等化学方法将石墨烯分解为厚度均一、形态规则的GQDs。

溶液法制备GQDs是将石墨烯在溶液中进行还原反应，通过化学还原剂还原石墨烯，得到厚度均一、形态规则的GQDs。

溶液法制备GQDs具有方法简便、成本低廉、制备过程易于控制等优点，在生物医学领域中应用广泛。

二、石墨烯量子点在生物医学中的应用研究1、石墨烯量子点在生物成像中的应用石墨烯量子点在生物成像中的应用是近年来备受关注的研究领域。

由于石墨烯量子点具有纳米级别的尺寸和优异的荧光性能，因此可以作为生物成像的探针。

石墨烯量子点的荧光性能受到许多因素的影响，如表面官能团、荧光簇的大小和形状、溶液pH值等。

因此，针对不同的生物成像需求，可以对石墨烯量子点进行修饰，例如改变其表面官能团或修饰其基团，从而调控其荧光性能。

2、石墨烯量子点在生物检测中的应用石墨烯量子点还可以作为生物检测的探针，用于检测生物分子或细胞。

由于石墨烯量子点具有优异的光学性能和生物相容性，因此可以通过石墨烯量子点对基因、蛋白质、细胞等进行检测。

例如，利用石墨烯量子点对基因序列进行检测，可以检测到基因变异和突变，从而诊断某些疾病的发生和进展。

另外，石墨烯量子点还可以通过修饰表面官能团，获得不同的亲和性，从而实现对特定分子或细胞的高选择性检测。

石墨烯材料的化学修饰及其应用研究石墨烯作为一种新兴的二维材料，在过去十几年里广受科学界的关注。

这种材料的特殊结构和特性使得它在许多领域具有广泛的应用前景。

然而，石墨烯也存在一些问题，比如它的稳定性和可用性等方面还有待进一步提高。

因此，在石墨烯的研究和应用过程中，化学修饰这个环节显得尤为重要。

石墨烯的化学修饰主要包括两种方式：一种是通过单个原子的替换（如氧、氮等）来产生化学上的改变；另一种是通过添加特定的分子或官能团来对石墨烯进行功能化。

这些方法可以改变石墨烯材料的电子结构、化学反应能力和光学性能等方面，并在材料的应用中发挥重要的作用。

一种比较常用的化学修饰方法是氧化，它可以在石墨烯表面引入羟基、羧基等官能团，提高石墨烯的亲水性和可溶性。

氧化石墨烯可以用于制备透明导电膜、滤水器等材料，也可以作为电催化剂、生物传感器等方面的应用研究。

除了氧化石墨烯，还有许多其他的化学修饰方法。

比如，用含有二十碳烷基的羧酸对石墨烯进行修饰，可以制备出极性石墨烯化合物，有望应用于生物医学和电化学传感器领域。

将金属、半导体等纳米颗粒嵌入石墨烯中，可以产生新的光电性能和催化性能，推动新型化学催化和能源转换的研究。

另外，将石墨烯用作层间分离剂，可得到高性能的复合材料，也有望应用于电子设备和能源存储领域。

除了上述的一些基本化学修饰方法，近年来还有一些更为复杂的修饰方法出现。

比如，使用打印、沉积等方法，在石墨烯上构建微型结构，可以产生更为丰富的化学、电学和光学性能，推动生物医药、光电器件、能源存储等领域的发展。

总之，石墨烯的化学修饰是推动这种材料应用的重要一环。

目前，这个领域还有很多待解决的问题和挑战，比如如何实现高效稳定的化学修饰、如何将石墨烯材料与其他材料复合等等。

未来的研究将需要更多的创新思路和跨学科合作，以实现石墨烯材料在更多领域的应用。

分子设计-氨基功能化石墨烯量子点及其在光电子器件中的应用物质由于外界光的照射，获得能量并产生电子跃迁，从而再次激发出光子的过程叫做光致发光。

如实现材料能带结构的可控，则会极大拓宽光致发光材料的应用前景。

石墨烯具有良好的宽带饱和吸收特性以及独特的传输特性，可用于光子及光电子器件。

而将石墨烯切割成非常小的碎片，则可得到石墨烯量子点(GQDs)。

GQDs有量子限域以及边界效应，因而具有优异的荧光特性。

以往研究中，通过改变GQDs的尺寸来调控其光致发光，但效果甚微。

GQDs无法实现在全光谱范围内的调控。

近期，日本丰田中央研究所Hiroyuki Tetsuka等人制备了一类氨基功能化的石墨烯量子点（NGQDs）。

通过化学法，利用GQDs上的含氧官能团可对其进行特异性功能化。

采用不同的化学合成路径进行分子结构设计，可将GQDs合成含有不同类型的含氮官能团的NGQDs。

由于量子点中的轨道与不同含氮官能团之间的相互作用，NGQDs具有不同的能级以及能带，从而实现光致发光性能的可调。

另外，NGQDs具有较长激子弛豫时间（约0.5 s）。

图1氨基功能化石墨烯量子点（NGQDs）的不同能级以及光致发光效应图2氨基功能化石墨烯量子点（NGQDs）的合成以及谱学表征图3利用氨基功能化石墨烯量子点（NGQDs）制作的光子晶体管的表征结果将这类量子点添加在钙钛矿太阳能电池中，可极大促进光致电子的分离以及运输，其载流子运输效果为添加前的六倍。

石墨烯/ NGQDs复合的光子晶体管具有极高的光传导增益（约2 × 10 10电子光子）和光响应度（约3.5 × 10 4 A W –1），因此，NGQDs在发光二极管、制氢技术、燃料电池以及超级电容器等商业化应用中具有重要意义。

相关研究成果于近期发表于著名刊物Advanced Materials (DOI:10.1002/adma.201600058)。

石墨烯量子点材料在荧光显示中的应用石墨烯量子点（Graphene Quantum Dots, GQDs）作为一种新型的纳米材料，具有显著的光学和电学性质。

它们被广泛应用于各种科学领域，特别是在荧光显示技术中。

本文将探讨石墨烯量子点材料在荧光显示中的应用。

第一部分：石墨烯量子点的特性石墨烯量子点是由石墨烯纳米片的剥离和切割而成的纳米颗粒。

它们在化学结构上相似于石墨烯，但具有更小的尺寸和量子效应。

石墨烯量子点具有许多独特的特性，如宽带隙、高比表面积、优异的荧光性能等。

第二部分：石墨烯量子点在荧光显示中的优势石墨烯量子点在荧光显示中具有诸多优势。

首先，它们的量子效应能够调控其荧光颜色。

通过调整石墨烯量子点的尺寸和结构，可以使其在可见光谱范围内发射不同颜色的荧光。

其次，石墨烯量子点具有极高的荧光量子效率，能够将吸收的光能高效地转化为荧光能量。

此外，石墨烯量子点具有卓越的化学稳定性和光稳定性，使得其在长时间使用中不会出现光衰减或荧光发射的变化。

第三部分：石墨烯量子点在显示器中的应用石墨烯量子点在显示器中有着广泛的应用，特别是在液晶显示器（LCD）和有机发光二极管（OLED）中。

在LCD中，石墨烯量子点可用作背光源，取代传统的荧光物质。

由于石墨烯量子点的窄发光谱和高色纯度，LCD显示器可以实现更高的色彩饱和度和更广的色域。

在OLED中，石墨烯量子点可用作发光层材料，用于发光二极管的彩色显示。

石墨烯量子点在OLED中所展现出的高荧光效率和长寿命使得其成为一种理想的发光材料。

第四部分：石墨烯量子点在生物医学中的应用除了在显示器中的应用，石墨烯量子点还在生物医学领域展示出巨大的潜力。

石墨烯量子点具有良好的生物相容性和低毒性，可以作为生物荧光探针用于细胞成像、分子诊断和药物传递等应用。

石墨烯量子点不仅可以发出强烈的荧光信号，还可以通过化学修饰来实现对特定生物分子的选择性识别。

这使得石墨烯量子点在生物医学研究中成为一种非常有前景的工具。

原子与分子物理学报JOURNAL OF ATOMIC AND MOLECULAR PHYSICS Vol.37No.1 Feb.2020第37卷第1期2020年2月doi：10.3969/j.issn.1000-0364.2020.01.010石墨烯及其掺杂量子点的荧光性能研究易丹1,李来才2（1.电子科技大学成都学院微电子技术系，成都611731；2.四川师范大学化学与材料科学学院，成都610066）摘要：采用基于密度泛函理论（DFT）的平面波超软廣势法，研究了石墨烯量子点的本征结构、边缘位置掺]中间位置掺]边缘位置掺N、中间位置掺N五种结构的电子结构和光学性质.结果表明，石墨烯量子点的激发能吸收主体是基质，杂质原子的掺入会导致禁带宽度变窄，费米能级升高，发射光谱红移，其中给电子体杂质会导致LUMO能级和HOMO能级升高，受电子体杂质会导致LUMO能级升高，HOMO能级降低.中间位置掺杂相对于边缘位置掺杂红移更明显.关键词：石墨烯量子B;光学性质；密度泛函理论;第一性原理中图分类号：O482.3文献标识码：A文章编号：10000364（2020）01005904Investigation on fluorescence properties of graphene and its doped quantum dotsYI Dan1,LI Lai-Cai2(1.Department of microelectronics technology,Chengdu College of University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu611731,China；2.College of Chemistry and Material Science,Sichuan Normal University,Chengdu610066,China) Abstract:Using the ultrapseudopotential mettod of plane wave based on density functional theory(DFT),the e­lectronic structures and opticct propeaies of pure structua、B was doped iv edge position、B was doped in middte position'N was doped ic edge position,and N was doped ic middle position of GQDs were cclculated.It shows that the host of GQDs absoot the excitation enegy.A narrower band gap^higheo Fermi enegy and red-shifting of absooDtion aro obseoed w hen GQDs was doped,and the donoo leads to an in the LUMO and HOMO levs ee,theacceptooeeadstoan cncoeasecn theLUMOand adecoeasecn theHOMOeeeee.Theoed0shcftcngcsmooe obecouse.when cmpuoctcesweoedoped cn themcddeeposctcon.Key words：GQDs;Opticcl proteOy;Density functional theeo；First-panciplgs1引言在过去几十年,绿色荧光蛋白（Green fluores-cencc protein,GFP）的发现改变了生物医学研究的格局，一般会将其具有的荧光性能用来标记研究对象•但是,由于有机荧光体的光稳定性差导致其长期成像困难•2010年，首先由Pan等人合成的石墨烯量子点（Graphene quantum dots GQDs）,其结构类似于单晶或少数层状结构石墨[1],由于其荧光性能稳定，不会因为荧光衰减而影响其性能，亮度高，同时生物相容性好、小尺寸等优点,在生物医学等应用方面受到极大关注（2,3）.Pan等人用GQDs作为荧光标记用于细胞成像（4]；Wu 等人通过对裸鼠肌肉注射高发光的GQDs获得清晰的活体荧光图像（5];Li等人用GQDs和BBV（Bo-onic acid substituted bipyridinium sdlt）快速反应后展现的荧光特性,测定葡萄糖和其它单糖（6].目前合成的GQDs大多为圆形或椭圆形,也有三角形、方形和六角形，横向尺寸通常只有几纳米，但报道的最大尺寸接近60nm[7〕.合成路收稿日期：2019-01-20基金项目：四川省教育厅一般项目（18ZB0253）作者简介：易丹（1985—）,女，硕士，主要从事应用量子物理研究.E-mail：297374549@60原子与分子物理学报第37卷线、缺陷、杂质离子和官能团会显著改变GQD s 的机构和物理化学性质（8）.目前从紫外到红色,通过结构，颜色的GQD s:成［此，GQD s荧光的有很多,理模算在确的同时，可单独考虑某个的•本文基于密理论和第一性原理超软贋势方法，应用Accelrys公司开发的Materials Studio （MS）中的CASTEP模块，计算墨烯量子点的本征结构（结构1）、缘置掺B（结构2）、缘位置掺N（结构3）、中置掺B（结构4）、中置掺N（结构5）五结构（1）的电子结构和光学性质，作为电子给体和受体在位置对光学性质进研究.图1石墨烯量子点结构(1本征结构2边缘位置掺B3中间位置掺B4边缘位置掺N5中间位置掺N) Fig.1Structury of GQD s(1pure structury2B doped in edge position3B doped in middle position4N doped in edge position5N doped in midd'e position)2计算模型与方法石墨烯是由碳原子蜂窝状结构紧密排列构成的稳定二体，单胞的晶格参数为2.461，i 为120。

石墨烯量子点发光机理
石墨烯量子点（GQDs）是一种直径小于10纳米的碳基材料。

GQDs在
紫外光和可见光范围内发出可调节的荧光，并且具有高量子产率和生物相
容性。

GQDs的发光机理主要涉及有限的π电子能级和表面缺陷态。

GQDs的发光过程可以被描述为碳原子上的π电荷向表面缺陷态的转移，从而形成激子。

这个激子可以通过非辐射耗散机制通过表面缺陷态释
放出能量并转化为带边缘发光的荧光。

GQDs的辐射为由表面缺陷态形成
的能带边缘，其能带随着GQDs大小的变化而变化。

较小的GQDs带隙更大，发射波长更短，而较大的GQDs带隙更小，发射波长更长。

此外，GQDs的荧光还受到表面化学修饰的影响。

例如，通过引入化
学基团可以改变GQDs的表面性质，进而调节荧光性质。

通过调节GQDs的
表面缺陷态和表面化学修饰，可以实现精确的荧光发射调节，该特性使得GQDs在生物医学成像和传感、量子电子学、光电器件等领域有着广泛的
应用前景。

石墨烯量子点官能团化石墨烯量子点作为一种新型的纳米材料，具有极高的潜力和广泛的应用前景。

通过官能团化的方法，可以进一步改善石墨烯量子点的性能，拓展其在光电子学、催化剂和生物医学等领域的应用。

在石墨烯量子点的官能团化过程中，我们可以引入不同的官能团，如氨基、羧基、磺酸基等，来赋予石墨烯量子点新的性质和功能。

这些官能团可以与石墨烯量子点表面的碳原子发生化学反应，形成共价键或离子键，从而改变石墨烯量子点的电子结构和化学活性。

通过官能团化的方法，我们可以调控石墨烯量子点的光学性质。

例如，引入含有氨基官能团的化合物，可以使石墨烯量子点具有较强的荧光发射性能，从而有助于制备高效的荧光探针。

同时，引入含有羟基官能团的化合物，可以增强石墨烯量子点的吸收性能，提高光催化反应的效率。

官能团化还可以改变石墨烯量子点的化学活性。

例如，引入含有羧基官能团的化合物，可以增强石墨烯量子点与金属离子之间的相互作用，从而提高催化剂的活性。

此外，引入含有磺酸基官能团的化合物，可以增强石墨烯量子点与生物分子之间的结合能力，有助于生物传感器的构建。

除了改变光学性质和化学活性，官能团化还可以改善石墨烯量子点的稳定性和分散性。

引入含有烷基官能团的化合物，可以增加石墨烯量子点的疏水性，从而提高其在有机溶剂中的分散性。

同时，引入含有聚合物官能团的化合物，可以增加石墨烯量子点的稳定性，防止其在溶液中的聚集和沉淀。

石墨烯量子点的官能团化是一种有效的方法，可以改善其性能并拓展其应用。

通过合理选择官能团和调控官能团的引入方式，可以实现对石墨烯量子点的精准改造，从而实现其在光电子学、催化剂和生物医学等领域的应用。

这一领域的研究还有待进一步深入，相信在不久的将来，石墨烯量子点的官能团化将为我们带来更多的惊喜和突破。