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硕士学位论文
新型石墨烯及类石墨烯量子点的制备及应用
刘梦丽
指 导 教 师 刘敬权教授
学科专业名称 材料学
论文答辩日期 2017 年 5 月 27 日
摘 要
在本文中我们合成并研究了三种新型石墨烯及类石墨烯量子点，一种是基于碱
性乙醇电解液的电化学氧化石墨电极法制备石墨烯量子点，一种是采用超声加溶剂
热的方法用三种不同的有机溶剂将块状氮化硼变为氮化硼量子点，一种是以硫化钠
和***化钼为前驱体，在溶剂热下得到了二硫化钼量子点。
石墨电极在碱性乙醇溶液中发生电化学氧化，产生石墨烯量子点，生成的石墨
烯量子点的平均直径是 ± nm，并且具有很好的结晶性，反应后的石墨烯量
子点的分散液为无色，但在室温下保存时分散液会由无色逐渐变成亮黄色。根据高
分辨透射电镜（HRTEM）、紫外-可见光（UV-Vis）吸收光谱、傅里叶变换红外光谱
（FTIR）、 X 射线光电子能谱（XPS）及荧光光谱，我们对石墨烯量子点的颜色变化
进行了分析和解释，即由于随着时间的推移，表面官能团的氧化。此外，生成的石
墨烯量子点可用于三价铁离子的特异性检测，最低检测线为 μM（S/N = 3）；同
时，我们也证明了自来水中铁离子的检测可用此量子点进行。基于其低毒性和优良
的生物相容性，所制备的石墨烯量子点被成功应用于细胞成像研究。
采用超声加溶剂热的方法用不同的有机溶剂（乙醇，N, N-二***甲酰***，1-甲
基-2-吡咯烷***），采用乙醇和 N, N-二***甲酰***作溶剂，得到的氮化硼量子点在紫
外灯照射下发出很亮的蓝色光，而采用 1-***-2-吡咯烷***作溶剂，得到的氮化硼量
子点在紫外灯照射下呈现绿光。采用这三种溶剂得到的氮化硼量子点的荧光产率和
直径分别为 %与 ± nm，%与 ± nm，以及 %与 ± nm；
我们发现得到的量子点的荧光产率、平均直径和光学性质与所用溶剂的极性有很大
的关系。此外，得到的这三种不同的氮化硼量子点具有广泛的用途，例如当作为荧
光传感器检测金属离子时发绿光的量子点能够更好地用于三价铁离子的检测；而用
乙醇作溶剂得到的发蓝光的量子点更适合用于细胞成像和纤维染色研究。更重要的
是，我们第一次发现并研究了氮化硼量子点的电化学发光情况，其共反应剂为 L-半
胱氨酸；我们也提出了氮化硼量子点发光可能的机理。
以硫化钠和***化钼为前驱体，采用溶剂热方法合成了二硫化钼量子点。制备出
的二硫化钼量子点的平均直径为 ± nm，具有光稳定性，低毒性并且在 365 nm
紫外灯下发出很亮的蓝色光。我们提出了合成二硫化钼量子点的可能的机理并给予
了系统的研究。此外，基于其低毒性和良好的生物相容性，它们被成功的应用于细
胞成像的研究。
关键词：石墨烯量子点；氮化硼量子点；二硫化钼量子点；细胞成像
Abstract
In this article, we synthesized and studied three kinds of novel quantum dots, One is
graphene quantum dots (GQDs) directly generated from electrochemical oxidation of
graphite electrode