【摘 要】
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碳点(CDs)作为一种新型碳基荧光纳米材料,因其有较好的生物相容性,毒性低等优点,在催化、生物传感、发光器件等领域有无可比拟的应用价值。但是,碳点容易团聚、稳定性较差,从而
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碳点(CDs)作为一种新型碳基荧光纳米材料,因其有较好的生物相容性,毒性低等优点,在催化、生物传感、发光器件等领域有无可比拟的应用价值。但是,碳点容易团聚、稳定性较差,从而限制了其应用。针对单一碳点的局限性,本文构建了两种杂原子掺杂碳点复合体系,改善了碳点的光物理及光化学性质,并深入研究了性能得到调控的机制。本文的主要研究内容和成果如下:第一,分别制备出硫氮共掺杂碳点(SN-CDs)以及石墨相氮化碳纳米片(g-C3N4),通过一步水热法合成了SN-CDs/g-C3N4纳米复合材料。通过TEM、XRD、XPS、FTIR等测试对其形貌和结构进行表征,结果表明SN-CDs成功分散在g-C3N4纳米片上。光催化还原对硝基苯酚实验说明复合结构的催化活性远远高于纯碳点和氮化碳纳米片。该复合物在3次循环使用后催化活性仅有5%的降低。这是由于SN-CDs和g-C3N4通过化学键结合,使复合体系更加稳定。两者之间形成的界面,有利于光生电荷的有效分离和更快的转移,从而导致催化性能提高。第二,利用机械搅拌结合超声工艺,带负电位的氮掺杂碳点在毛细作用力推动下,成功载入带负电位的二维六方有序介孔二氧化硅(SBA-15)孔道中,形成SBA-15限域荧光碳点复合结构(NCDs-in-SBA-15)。TEM、FTIR、XPS、XRD、BET等系列测试表明,碳点仅仅分散于SBA-15孔道内。更重要的是,相比纯NCDs,NCDs-in-SBA-15表现出了优异的结构稳定性、光稳定性、热稳定性和耐酸碱性。此外,该复合结构对Fe3+兼具检测与吸附性能。这些独特性质主要缘于:第一,介孔孔道的限域作用使孔道内的碳点和SBA-15内表面发生了界面反应;第二,SBA-15孔壁起到了很好的保护作用。
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