碳量子点简介课件.ppt

关于碳量子点简介
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1985 年报道了零维的碳纳米材料富勒烯
1991 年发现了一维的碳纳米管
2004 年制备出了具有二维结构的石墨烯。于此同时，在 2004 年，Xu 等在纯化电弧放电制备单壁碳纳米管2015,44, 362--381
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碳量子点电子转移的机制
当一个具有能量的光子射入碳量子点时，其会产生光生电子-空穴对,光激发产生的电子空穴对有两个主要变化结果：
（1）激发态的电子经过热振动移动到激发态的最底端，然后回到基态与空穴相结合，一部分发生辐射复合放出光子。(复合)
（2）形成的空穴和电子被分离且分别迁移到碳量子点表面，它们可以将吸附在碳量子点表面的羟基和水分子氧化成·OH，这些小分子具有很强的氧化能力，可以降解有机物。(分离)
从上述光生电子、空穴的“去向”可以看出，如果想要增强碳量子点发光强度，就需要增强电子空穴对的复合几率，而要提高其光催化效率，需要促使光生电子和空穴对的有效分离。
基团改性碳量子点对碳量子点性能影响的机理
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带隙弯曲方向与弯曲程度的理论推导
碳量子点表面有很多缺陷形成可见光带隙，这些能带将会不断的从内部向表面移动，形成带隙弯曲。带隙弯曲诱发电势会影响电子和空穴的分离效率，因此可以通过表面带隙弯曲寻求表面基团与性能之间的关系。
导致表面带隙弯曲的原因主要来自表面原子分布和类型。
对于向下的弯曲，表面存在正电势，电子加剧移动到表面，引起自由电子的增加，空穴的减少。对于向上的弯曲，表面存在负电势，正电荷加速移动到表面，引起自由电子的减少，空穴的增加。碳量子点从内部到表面的带隙弯曲程度可以通过光致发光来衡量。
表面基团影响碳量子点带隙弯曲情况示意图
电子受体修饰，产生负电场，能带向上弯曲，反之，向下。
ACS Appl. Mater. Interfaces2015, 7, 8363−8376
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一般认为尺寸、结构和表面态均会影响碳量子点的性能，但是越来越多的研究表明，在一定尺寸和特定的合成条件下，表面基团是影响碳量子点性能的关键因素。目前关于表面基团对碳量子点性能的影响还没有系统的认识和研究，所以通过制备表面含有不同基团的碳量子点，较为系统的研究其对碳量子点性能的影响对碳量子点的广泛应用具有极高的科研价值。
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碳量子点/金属复合物
碳量子点的金属复合物主要包括碳量子点与金、银或铂的复合物。
孙亚平等在光照下用碳量子点还原***金酸或***铂酸直接制备了表面金或铂涂敷的碳量子点，可有效地光催化转化二氧化碳或产氢。在碳量子点的银复合物中，主要探究了银对碳量子点荧光强度的影响
基于碳量子点的复合物
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碳量子点/金属氧化物复合物
碳量子点与氧化物复合物主要有碳量子点与二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铁、氧化锌或氧化亚铜等的复合物。苏州大学的康振辉等在这一方面发表了系列研究论文，主要研究了与半导体复合物的光催化性能。
含碳量子点的块体材料
碳量子点除了直接与金属或金属氧化物复合外，还被用作荧光填料复合到二氧化硅、琼脂或二硫烯镍等块体材料中，赋予了复合材料发光性能。将碳量子点添加到 Nafion(全***磺酸) 中制备的复合材料可用作电化学发光免疫检测甲胎蛋白
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Au/CQDs
Au/CQDs的TEM及HRTEM
Au/%的环己烷转换为环己***，%
H2O2与环己烷的摩尔比不同时，其转化和分离效率也不同
Au/CQDs对环己烷有高的转化和分离效率是由于：·的产生及数量
3. CQDs 和AuNPs在可见光下的相互作用
ACS , 4, 328−336
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ZnO/CQDs
可见及近红外光下激发CQDs的上转换光谱
图中可以看到当可见及近红外光激发CQDs时可以得到紫外及可见光，例如当低于600nm的可见光激发时可以得到紫外光使ZnO催化效率提高。
ZnO/CQDs的TEM及HRTEM
上转换作用
Journal of Environmental Chemical Engineering 4 (2016) 1148–1155
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CQDs/Ag3PO4
，光催化降解过程中电子很容易的传递到Ag3PO4表面，同时多余的电子可以传递到 CQDs，避免光腐蚀，提高了催化剂的稳定性
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