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中国表面工程 2021年第5期34卷 17-24页

作者：王壮张建军梁森郭峰郑少梅车清论青岛理工大学汽车与机械工程学院青岛266525

为改善环氧树脂(EP)的摩擦学性能,将氮掺杂的石墨烯量子点(n-gqds)和Al2O3纳米颗粒(nano-Al2O3)杂化物添加到环氧树脂中制备EP纳米复合材料。利用MRH-1A摩擦试验机考察纳米复合材料在PAO油润滑条件下的摩擦磨损性能,结合磨损表面的形貌... 详细信息

为改善环氧树脂(EP)的摩擦学性能,将氮掺杂的石墨烯量子点(n-gqds)和Al2O3纳米颗粒(nano-Al2O3)杂化物添加到环氧树脂中制备EP纳米复合材料。利用MRH-1A摩擦试验机考察纳米复合材料在PAO油润滑条件下的摩擦磨损性能,结合磨损表面的形貌及摩擦化学分析,研究界面转移膜的形成机理和润滑效应。试验结果表明,3n-gqds-1nano-Al_(2)O_(3)/EP纳米复合材料获得了最好的摩擦学性能,其最低摩擦因数和磨损率分别为0.08和7.4×10^(-5) mm^(3)/nm。同时对偶金属表面上能够观察到一层均匀的转移膜,其中C、n、O元素主要分布于沟壑,而n、Al元素则集中于高台区域。机理分析表明,n-gqds和nano-Al_(2)O_(3)有效促进了转移膜的生成,从而避免了摩擦界面的直接接触。

关键词： n-gqds nano-Al_(2)O_(3) EP纳米复合材料转移膜摩擦学性能

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三元异质结构复合材料的制备及性能研究

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作者：江梓聪武汉理工大学

学位级别：硕士

在过去,石墨被大规模应用于传统行业,造成资源的极不合理利用。石墨烯(graphene)、石墨烯量子点(gqds)等石墨衍生品是当今新型石墨材料研究的热门。相比于纯石墨,石墨烯具有更大的比表面积,更高的导热系数和载流子迁移率。氮掺杂的石墨... 详细信息

在过去,石墨被大规模应用于传统行业,造成资源的极不合理利用。石墨烯(graphene)、石墨烯量子点(gqds)等石墨衍生品是当今新型石墨材料研究的热门。相比于纯石墨,石墨烯具有更大的比表面积,更高的导热系数和载流子迁移率。氮掺杂的石墨烯量子点(n-gqds)具有强的量子限域效应和边界效应。此外它的带隙可以在0 e V～6 e V之间连续可调,因此n-gqds可以作为廉价且无污染的光敏剂。锌掺杂硫化镉(ZnCdS)半导体具有合适的带隙(～2.4 e V)、良好的光稳定性和可见光响应性能。然而,严重的光生电子-空穴对复合效率和较低的可见光的吸收强度限制了ZnCdS半导体光电性能的提高。本论文的研究目的是结合n-gqds和石墨烯的出色的物理化学性能以及ZnCdS半导体的优缺点,将n-gqds和石墨烯与ZnCdS复合组成三元异质结构,旨在提高ZnCdS半导体的光电性能。一方面,n-gqds的引入可以有效的增强复合材料的光吸收强度;另一方面,半导体与石墨烯的紧密接触有利于光生电子对快速传导出半导体的表面,减少光生电子-空穴对的复合效率。研究内容分为以下三部分:(1)以鳞片石墨为原料,通过Hummers法先氧化插层再经过氨水条件下水热切割得到n-gqds。n-gqds的尺寸分布为2～6 nm,平均尺寸为3.5 nm。氮原子的掺杂浓度为9.85 at%,以吡啶n,吡咯n和石墨n的形式掺杂到石墨烯量子点中。n-gqds在紫外-可见光区表现出5个明显的吸收带。随着激发波长从390 nm增加到590 nm,n-gqds表现出明显的荧光激发波长依赖行为。在470nm的光激发下,它的荧光强度最高,具有较大的斯托克斯位移为54 nm。(2)以n-gqds为光敏剂,通过一步水热法成功制备得到不同n-gqds质量分数的nG/ZCS复合材料,研究不同质量的n-gqds负载对复合材料光电性能的影响。结果显示:n-gqds的含量对复合材料的光电性能有显著影响,一定量的n-gqds有助于提高复合材料的光吸收效率,促进更多光生电子的生成。过量的n-gqds会成为电子空穴对的重组中心,阻碍电子空穴对的分离,并影响复合材料对光的吸收。当n-gqds的含量在0.3wt%时,复合材料的瞬时光电流值最大,达到3.08×10A/cm。适量的n-gqds有利于电子在材料界面的转移,提高电荷转移速率。当n-gqds的含量在0.3wt%时,其界面阻抗值最小为42.6Ω。(3)通过简单的静电自组装方法制备了三元nG/ZCS/GR异质结构复合材料。n-gqds在三元异质结构中起到光敏剂的作用,有效的提高了复合材料在紫外和可见光区域的光吸收,提高紫外-可见光利用率。石墨烯在三元异质结构中起传导电子的作用,将光生电子快速转移出半导体界面,降低光生电子-空穴对复合效率。瞬时光电流测试中可以看出,当n-gqds和石墨烯共同作用于ZnCdS半导体时,所形成的复合材料的光电流强度最大。在365 nm和405 nm的光激发下,nG/ZCS/GR复合材料的光电流值分别为4.43×10A/cm和3.43×10 A/cm,比纯ZnCdS半导体提高了2倍。此外nG/ZCS/GR复合材料具有出色的分离光生电子对的能力和良好的光稳定性。

关键词：鳞片石墨石墨烯 n-gqds n-gqds/ZnCdS/graphene复合材料光电性能

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基于铂（Ⅱ）配合物和氮掺杂石墨烯量子点的发光有机凝胶

基于铂（Ⅱ）配合物和氮掺杂石墨烯量子点的发光有机凝胶

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作者：高琴琴西北师范大学

学位级别：硕士

超分子凝胶作为一类功能型软材料,其可能对温度、超声、震荡、以及光照等外在条件具有刺激响应性。铂(Ⅱ)配合物在稀溶液中几乎不发光,而在Pt···Pt和π-π堆积作用下,其流体溶液和固体可展示强烈的发光性能。氮掺杂石墨烯量子点(n-GQ... 详细信息

超分子凝胶作为一类功能型软材料,其可能对温度、超声、震荡、以及光照等外在条件具有刺激响应性。铂(Ⅱ)配合物在稀溶液中几乎不发光,而在Pt···Pt和π-π堆积作用下,其流体溶液和固体可展示强烈的发光性能。氮掺杂石墨烯量子点(n-gqds)因其在水溶液中良好的溶解性和强发光性能而吸引人们的目光。那么,如何将氮掺杂石墨烯量子点和铂(Ⅱ)配合物制备成具有多功能响应的软材料引起了我们的关注。本论文主要通过静电作用,制备了一系列基于n-gqds和铂(Ⅱ)配合物的复合材料,探讨其在选择性溶剂中的凝胶性能和发光性能。(1)制备了具有良好分散性和强发光的n-gqds,将其与不同质量下的表面活性剂双十八烷基二甲基溴化铵(DODA)通过静电作用结合形成一系列具有不同比例的复合物。研究表明该类复合物在二氯甲烷溶液中,随着n-gqds含量的增加,荧光发射由蓝光逐渐红移至黄光。在有机溶剂十二烷中,该类复合材料可自组装形成具有花状结构的凝胶,且具有温度响应性。(2)设计合成了两种头部为磺酸根,尾部以三(十二烷基)为疏水链的表面活性剂(S和S),将其与带有亲水链的铂(Ⅱ)配合物(1)通过静电作用结合,形成两种复合物(S-1和S-1)。该类复合物在选择性溶剂中可自组装形成具有红色荧光、片状结构的凝胶。这种自组装过程源于Pt···Pt、π-π堆积以及烷基链间相互作用。同时该凝胶具有一定的温度响应,在加热和冷却过程发生溶胶-凝胶转变,具有良好的稳定性。(3)设计合成了含有疏水链三(十二烷基)的阳离子铂(Ⅱ)配合物(2),将其与带有相反电荷的n-gqds通过静电作用得到复合材料。该复合材料在氯仿溶液中,随着浓度的增加,其发光由黄光逐渐变为橙红色的荧光。在Pt···Pt与π-π相互作用的驱动下,自组装形成具有片状结构的凝胶。该凝胶具有较强的黄色荧光,且具有温度响应性和优异的稳定性。

关键词：铂(II)配合物 n-gqds 静电作用凝胶

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功能化石墨烯量子点的制备及传感应用研究

功能化石墨烯量子点的制备及传感应用研究

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作者：董佳怡山西师范大学

学位级别：硕士

近年来,随着环境污染问题的愈发严重,已影响人类及环境生态的健康,因此开发绿色、新颖和多性能的材料进行检测是迫切需要的。碳作为无机和有机材料中最常见和最基本的元素之一,在学术和工业社会中起着重要的作用。于此同时另一个问题是... 详细信息

近年来,随着环境污染问题的愈发严重,已影响人类及环境生态的健康,因此开发绿色、新颖和多性能的材料进行检测是迫切需要的。碳作为无机和有机材料中最常见和最基本的元素之一,在学术和工业社会中起着重要的作用。于此同时另一个问题是水环境污染问题,随着饮用水资源(例如地下水和地表水)污染的增加,如何检测处理是一个巨大挑战。由于石墨烯在各种能源和环境的应用,使得石墨烯近年来备受研究人员关注,石墨烯量子点(Graphene quantum dots,gqds)作为一种独特的零维(0D)碳纳米材料,由于其优异的电子和物理化学性质,及量子关联和边缘效应,在过去几年中引起了巨大的兴趣。作为一种新型量子点材料,具有毒性低、溶解性好、化学惰性好、发光稳定、表面形貌好等特点,在离子检测、生物成像、电化学发光、传感器等方面有着广泛的应用。但在已有的研究中,用绿色材料一步水热法合成功能化gqds且直接用来检测环境及生物中分子的研究并不多,本文基于绿色合成方法建立了功能化gqds的新的制备方法,进一步探讨了其在环境生物中检测分子的应用。本文研究的主要内容包括:第一章,我们基于gqds的性质、制备方法及其在生物、环境检测方面的应用进行了简要的概述,并阐明了本论文的研究内容和研究意义。第二章,我们详细介绍了本文所采用的绿色材料制备新型功能化n-gqds的简便制备方法及相对应的表征,对接下来的实际检测应用提供基础。第三章,我们基于6-巯基嘌呤(6-MP)对n-gqds的荧光猝灭作用构建了一种新型的光学传感器用于6-MP的检测。基于6-MP与n-gqds之间的内滤效应,可以使n-gqds的荧光猝灭。6-MP浓度在0-60μM范围内与其荧光猝灭效率显示出良好的线性关系,检出限为0.05μM,并且通过体系中荧光强弱的变化,我们实现了对6-MP应用于人体尿液中的定量检测。第四章,我们基于Fe和邻苯二酚对n-gqds荧光“关-开”体系构建了一种简单、灵敏的荧光传感器用于邻苯二酚的检测。Fe具有强氧化作用可以猝灭n-gqds的荧光,检出限为0.07μM。邻苯二酚作为自然环境内的污染物,Fe更易与其发生络合反应,生成络合物,从而导致体系荧光恢复,检测范围在0-24μM,检出限为0.18μM。通过体系荧光强度的变化,我们实现了水样中对Fe和邻苯二酚的定量检测。

关键词： n-gqds 荧光内滤效应 6-MP 邻苯二酚 Fe3+ 络合反应

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表面活性剂诱导的氮掺杂石墨烯量子点自组装成花状杂化材料

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云南化工 2020年第10期47卷 59-60页

作者：高琴琴刘妮娟西北师范大学化学化工学院甘肃兰州730070

由阳离子表面活性剂(DODA,双十八烷基二甲基溴化铵)与表面为负电荷的氮掺杂石墨烯量子点(n-gqds)通过静电相互作用形成了一种含n-gqds的有机/无机杂化材料。该杂化材料在非极性有机溶剂(如十二烷)中能成凝胶。扫描电子显微镜(SEM)显示... 详细信息

由阳离子表面活性剂(DODA,双十八烷基二甲基溴化铵)与表面为负电荷的氮掺杂石墨烯量子点(n-gqds)通过静电相互作用形成了一种含n-gqds的有机/无机杂化材料。该杂化材料在非极性有机溶剂(如十二烷)中能成凝胶。扫描电子显微镜(SEM)显示其自组装成花状结构。

关键词： n-gqds 有机/无机杂化材料自组装凝胶

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