二維層狀材料量子點(diǎn)的制備及物性研究.pdf

1、單原子層石墨烯納米片的成功剝離激發(fā)人們對(duì)其他范德華二維層狀結(jié)構(gòu)材料的研究熱潮，包括氮化硼、過(guò)渡金屬硫化物、黑磷等。這些二維材料納米片有著相同的結(jié)構(gòu)特性，面內(nèi)原子間存在強(qiáng)烈的共價(jià)鍵，層間以微弱的范德華力相連。作為納米材料的另一種結(jié)構(gòu)形式，量子點(diǎn)因其量子尺寸效應(yīng)和邊緣效應(yīng)而展現(xiàn)出優(yōu)異的電學(xué)和光學(xué)特性。目前制備二維層狀材料量子點(diǎn)的途徑以“自上而下”法為主，包括有液相超聲法、離子插層法等，存在反應(yīng)條件苛刻、時(shí)間冗長(zhǎng)、后續(xù)處理過(guò)程繁瑣等弊端。本文

2、創(chuàng)新性地提出用渦旋剪切剝離法來(lái)制備BN、WS2、MoS2、黑磷等量子點(diǎn)，該制備方法具有簡(jiǎn)單易行、快速高效的優(yōu)點(diǎn);同時(shí)，采用水熱法以蔬菜為碳源制備碳量子點(diǎn)。進(jìn)一步地，本文開展了二維層狀材料量子點(diǎn)的生物診療初探和金屬離子檢測(cè)應(yīng)用研究。本人具體研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)果如下:
　　1.采用渦旋剪切剝離法成功制備高質(zhì)量BN和WS2量子點(diǎn)。利用高速旋轉(zhuǎn)的刀片在有機(jī)溶劑中裂解粉末狀BN和WS2，所制備的量子點(diǎn)采用TEM、AFM、Raman、XPS、U

3、V/Vis等進(jìn)行表征，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出用這種方法制備的量子點(diǎn)具有較好的分散性，粒徑均勻，高分辨TEM觀察到清晰有序的晶格條紋，說(shuō)明量子點(diǎn)具有較好的結(jié)晶質(zhì)量。采用相同的制備策略，可以獲得MoS2、黑磷和碳等材料的量子點(diǎn)，證明渦旋剪切剝離法具有制備二維層狀材料量子點(diǎn)的普適性。本文用流體動(dòng)力學(xué)中的渦旋理論在高剪切速率引起的粘滯亞區(qū)域進(jìn)行解釋，為實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供依據(jù)。
　　2.通過(guò)MTT法對(duì)BN和碳量子點(diǎn)標(biāo)記的Hela細(xì)胞進(jìn)行毒性測(cè)試，證明

4、量子點(diǎn)具有良好生物兼容性和低毒性;通過(guò)激光共聚焦熒光顯微鏡觀察到BN和碳量子點(diǎn)標(biāo)記的Hela細(xì)胞熒光發(fā)光。WS2量子點(diǎn)分散液的激光輻照實(shí)驗(yàn)表明，在大約7.5min時(shí)間里，WS2量子點(diǎn)分散液溫度從24.2℃升高到51.4℃，證實(shí)WS2量子點(diǎn)具有優(yōu)異的光熱性能。
　　3.利用水熱法以芹菜為碳源制備出高質(zhì)量碳點(diǎn)。將芹菜和去離子水置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中水熱，在一定時(shí)間和溫度后過(guò)濾離心得到碳點(diǎn)。TEM表明碳點(diǎn)顆粒均勻;紅外光譜表明所得碳點(diǎn)含