基于電化學法制備的碳點的研究和應用.pdf

1、碳點具有細胞低毒性，良好的生物相容性和特殊的光學特性。因此它吸引了越來越多的研究者的注意。近年來，碳點已經(jīng)初步應用在生物成像，生物傳感和光電子器件等領域中。本文主要內(nèi)容包括采用電化學方法來制備碳點，分析了在不同電壓下制備的碳點的結構和性能，并探討了碳點在微生物燃料電池中的應用。具體內(nèi)容如下:
　　首先本文采用電化學方法，以簡單易得、價格低廉的石墨棒為碳源，以綠色環(huán)保的低成本的蒸餾水作電解液制備碳點。該制備方法操作簡單，制備的碳點純

2、度高，顆粒尺寸可控，且具有優(yōu)異的發(fā)光特性。
　　其次，本文重點研究了電化學方法制備的碳點的結構和性能分析。研究結果表明，碳點是球形或準球形，平均粒徑在1.5nm～5nm，且隨機地分布。該碳點主要由C和O兩種元素組成，包含C=C、C-O、-OH和C=O等化學鍵。碳點在吸收光譜的300nm處有個明顯的吸收峰，和C=O鍵n-π*躍遷有關。不同電壓下制備的碳點的熒光光譜在320nm的激光激發(fā)下，共觀察到三個峰，在361nm處的尖峰、在45

3、0nm左右的寬峰和550nm左右的寬峰。隨著激發(fā)波長的增大，361nm處發(fā)光光譜的中心從紫外區(qū)域移動到可見光區(qū)域，同時伴隨著強度降低，且其半高寬維持在10nm左右，具有優(yōu)異的單色性。特別地，對于60V電壓下制備的碳點只有一個中心在361nm的尖銳的紫外發(fā)光峰，單色性良好，該紫外發(fā)光光譜在其它方法制備的碳點中并沒有出現(xiàn)。該論文還研究了碳點的熒光壽命，對于15V電壓下制備的碳點，分析表明有三個退激發(fā)過程，相應的壽命分別為1.4ns、7.8n

4、s和0.03ns，比例分別為26.11％、50.49％和23.40％，平均壽命為7.2ns。60V電壓下制備的碳點同Pt/C在催化性能上具有可比性，其氧還原的峰電流是0.119mA。
　　最后，本文研究了碳點在微型微生物燃料電池中的應用。結果表明，構建以60V電壓下制備的碳點做陰極催化劑的微型微生物燃料電池時，電池的電壓為420mV，最大輸出功率為21.9mV/m2。60V電壓下制備的碳點的催化性能比Pt/C的催化性能低，但相差并