| 烷基修饰碳点的制备、性能及应用 | |
| 尹克样 | |
| Thesis Advisor | 郝俊英 ; 李洪光 |
| 2020-08-31 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Place of Conferral | 北京 |
| Degree Name | 工学博士 |
| Degree Discipline | 材料学 |
| Keyword | 烷基化碳点 荧光 超分子组装 非线性光学 油水分离 Alkylated carbon dots Fluorescent Supramolecular organization Nonlinear optical properties Oil-water separation |
| Abstract | 作为碳纳米材料家族的新成员，碳点具有良好的生物相容性、优异的发光稳定性、发光颜色的可调控性、原料来源的广泛性、制备方法的简便性等优点，在生物成像、离子检测、荧光油墨、LED、光电器件以及非线性光学等领域具有极其广阔的应用前景。目前，文献所报道的碳点大都是水溶性的，对于能溶解于非水溶剂尤其是非极性有机溶剂的碳点研究较少，这极大限制了碳点的应用。利用烷基修饰碳点，可以提高其在非水溶剂中的溶解度，且改善碳点的性能，拓展其应用。本论文以单取代有机小分子或单取代有机小分子/柠檬酸二元体系为原料，通过热解法，制备了一类全新的烷基修饰碳点，详细研究了其结构和光学性能，探索了其在发光薄膜、荧光油墨、油水分离材料、非线性光学及润滑添加剂等领域的应用。论文的主要内容如下： 第一章，绪论。概述了碳点的定义及性质。详述了碳点的制备方法，并介绍了碳点在生物成像、离子检测、荧光油墨、LED及非线性光学等诸多领域的应用。点出了碳点的研究现状，最后引出了本论文的选题及意义。 第二章，以来源丰富的单取代有机小分子为原料，将其溶解到氯苯中之后，利用简单的加热回流，制备了烷基修饰的蓝光发射碳点。考察了有机官能团及烷基链长的变化对碳点制备的影响，发现在当前实验条件下，回流脂肪胺和脂肪醛制备碳点的效果较好。所制备的碳点能够用凝胶柱或硅胶柱提纯，提纯后的碳点荧光量子产率可达10%以上。溶解度测试结果表明，该碳点能够溶于多种有机溶剂，这为其在非水溶剂中的应用奠定了基础。此外，该碳点在无溶剂条件下的光致发光性质使得其能够被用到荧光墨水领域；碳点与聚甲基丙烯酸甲酯和聚二甲基硅氧烷均有良好的相容性，因此可以与其共混制备成光致发光聚合物薄膜。 第三章，改变脂肪胺的分子长度，以十四胺、十六胺和十八胺为原料，用同样方法制备了一系列碳点。对比研究了烷基链长的变化对碳点尺寸的影响，发现随着碳点周围烷基链长的变长，碳点的尺寸逐渐变小。这些碳点具有较小的扁平状碳核，其周围被烷基链包裹。研究了其热致液晶性能，发现不同的碳点可以在无溶剂状态下组装成具有不同织构的高度有序层状晶体或软晶。将纯碳点制备成膜后研究了其非线性光学性能。Z扫描测试发现其具有反饱和吸收性能，而碳点的反饱和吸收性质很可能由碳点内部的氮化碳π共轭结构中激发态的吸收截面比基态的吸收截面大产生。 第四章，以柠檬酸/十二胺二元体系为原料，通过在反应釜中无溶剂热解，制备了烷基修饰的绿光发射碳点。考察了二元体系比例的改变对碳点制备的影响，发现其对碳点产率的影响较大。产率最高的碳点在氯仿中的荧光量子产率可达40%以上。以聚甲基丙烯酸甲酯为固定剂，将碳点修饰到海绵上之后，可以使海绵的亲疏水性发生转变，由原来的亲水型变成修饰后的疏水型，修饰后的海绵可以应用到油水分离领域。此外，海绵在紫外光下可以实现黑暗中的可视化除油，这是其它碳基吸附材料所不具备的。将烷基化纳米四氧化三铁引入海绵，可以实现除油过程可控。 第五章，以油胺为碳源，利用热解法制备了油胺修饰的碳点，将其作为石蜡油的摩擦改进剂研究了其对石蜡油减摩抗磨效果的影响。发现添加碳点的石蜡油，摩擦系数明显下降，磨损体积明显降低。这可能是因为碳点的加入能够促进含碳润滑膜在钢块表面形成所致。 |
| MOST Discipline Catalogue | 工学 ; 材料科学与工程 |
| Pages | 133 |
| Language | 中文 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/27342 |
| Collection | 固体润滑国家重点实验室（LSL） |
| Affiliation | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 尹克样. 烷基修饰碳点的制备、性能及应用[D]. 北京. 中国科学院大学,2020. |
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