石墨烯-量子點復合材料的制備及其在銅離子檢測中的應用.pdf

1、石墨烯（Graphene）是一種由碳原子組成六角型呈峰窩狀的單層片狀結構的二維新材料，具有優(yōu)異的光學和電學性能?；谑┑募{米復合材料，包括固定在石墨烯上的量子點、金納米顆粒、二氧化鈦納米顆粒等，在太陽能電池、傳感器、光催化和三極管中得到廣泛的應用。
　　半導體量子點具有量子尺寸效應好、熒光量子產(chǎn)量高、激發(fā)譜線寬和發(fā)射譜線窄等優(yōu)點，可以作為太陽能電池的有源層。量子點太陽能電池的性質取決于敏化劑加載過程中光電子在量子點網(wǎng)絡中傳輸引

2、起的固有損失，而電子在量子點薄膜中的傳輸過程是隨機的在量子點相鄰軌道之間的多次電子轉移躍遷，這一過程往往由于電子重組或者被束縛而影響太陽能電池的能量轉變效率。石墨烯大的比表面積以及優(yōu)越的電子傳輸能力，成為在量子點薄膜中最佳傳輸電子的材料，當石墨烯與量子點復合時，激發(fā)電子可以躍遷到石墨烯上到達電極形成有效電流，減小了激發(fā)電子在量子點網(wǎng)絡傳輸中的重組和被束縛，從而可以有效提高太陽能電池的能量轉換效率。因此，本文制備石墨烯/量子點復合材料，不

3、僅具有量子點優(yōu)異的寬帶吸收能力，還具有石墨烯優(yōu)異的導電能力，以期成為一種理想的高性能太陽能電池材料。
　　銅元素廣泛地分布在自然界中，是許多生命活動過程中不可或缺的元素之一，如催化反應中的輔酶、生物合成、生物運輸。生物體內銅元素的濃度水平會影響其生命活動過程，濃度過低會使這些生命活動過程無法進行，而銅元素含量過高時，則會對生命活動過程中酶的活性產(chǎn)生抑制作用或者神經(jīng)毒性等有害作用。常見的銅離子濃度的檢測方法有熒光法、電化學分析法、分

4、光光度法和化學發(fā)光法等，其中熒光法具有選擇性好、靈敏度高等優(yōu)點受到廣泛關注。本文基于石墨烯-量子點復合材料優(yōu)異的生物相容性和光學性能，制備了氧化石墨烯-DNA-量子點熒光探針，實時對銅離子特異性識別與檢測。
　　本論文是在國家自然科學基金“實時在體NO光纖微型生物傳感器的材料研究”（NO.50802069）和湖北省自然科學基金“基于石墨烯/量子點的新型光纖葡萄糖傳感器研究”（NO.2014CFB831）的資助下，制備了氧化石墨烯-

5、CdTe/CdS復合材料和氧化石墨烯-DNA-CdTe熒光探針，并將其分別應用于太陽能電池和水中銅離子檢測中。本文主要研究內容與結果如下：
　?。?）分別采用Hummers法制備氧化石墨烯，一步法合成CdTe和CdTe/CdS量子點，確定其最佳合成條件，研究氧化石墨烯猝滅量子點熒光的機理，建立量子點熒光響應與氧化石墨烯濃度之間的關系。
　?。?）采用水熱法合成氧化石墨烯-CdTe/CdS復合材料，優(yōu)化其合成條件，研究復合材料