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摘 要

作为石墨烯家族的最新一员，石墨烯量子点(GQDs) 除了具有石墨烯的优异性能，还因“量子限制效应”和“边界效应”而展现出一系列新的特性，因此吸引了化学、物理、材料和生物等各领域科学家的广泛关注。二氧化硅纳米颗粒(SiO₂)是纳米材料中的重要一员，是一种无毒、无味、无污染的非金属材料。纳米SiO₂由于颗粒尺寸的微细化，比表面积急剧增加，使得纳米粒子具有许多独特的性能和广泛的应用前景。

本文采用了反相微乳法制备二氧化硅包裹石墨烯量子点的纳米颗粒，使得多个石墨烯量子点被包裹在一个纳米二氧化硅球中，从而增加了单个颗粒的荧光强度，提高免疫检测的灵敏度。在本次实验中，我们通过参考相关文献，选取了5个考察因素以及4个考察水平进行了正交实验。在对反应产物粒径和量子产率的共同考虑下，得到了最优化的实验条件。对产物做了表征，发现石墨烯量子点已被成功包裹在纳米二氧化硅中，成功制得了包裹石墨烯量子点的，具有荧光性能的纳米二氧化硅。

关键词：石墨烯量子点 纳米SiO₂ 荧光性能

ABSTRACT

As the latest member of graphene families,graphene quantum dots ( GQDs ) has the excellent properties of graphene,it also shows a series of new features because of its quantum confinement effect and boundary effect.So it has attracted more and more attention from scientists in aspects of chemistry,physical,materials, biology and so on.SiO₂ plays an important role in the nanometer materials.It is a kind of non-toxic,tasteless and no pollution non-metallic materials.

In this paper, a reverse microemulsion method was adopted to prepare the nano particles of graphene quantum,which was wrapped by SiO₂ ,it allows multiple graphene quantum dots were wrapped in a nanometer SiO₂ ball,thus increasing the fluorescence intensity of a single particle and improving the sensitivity of immunoassay.In our experiment,by referring to related literature, we chose five inspecting factors and four levels to carry on the orthogonal experimental.Under the consideration of the particle size and yield of the reaction product, the optimum conditions of the experiment were obtained.The product was characterized,and found that graphene quantum dots have been successfully wrapped in nano silicon dioxide. And the nano silicon dioxide with fluorescent properties was successfully made.

Key words: graphene quantum dots;nano silicon dioxide_;fluorescence properties

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1石墨烯量子点的研究进展 1

1.1.1石墨烯量子点的制备 1

1.1.2石墨烯量子点的应用 3

1.2纳米SiO2的研究进展 4

1.2.1荧光纳米SiO2的性质 4

1.2.2荧光纳米SiO2的制备 5

1.3荧光纳米SiO2的应用 7

1.3.1细胞成像及传感 7

1.3.2 DNA的超灵敏检测 7

1.3.3分子，离子检测 8

第二章 实验部分 9

2.1实验仪器和试剂 9

2.2实验设计 11

2.2.1实验原理 11

2.2.2实验设计 12

2.3实验步骤 14

第三章 结果与讨论 15

3.1红外谱图分析 15

3.2紫外荧光分析 16

3.3对粒径进行测量（表3-1） 17

3.3.1 TEOS的量对颗粒粒径的影响 18

3.3.2 APTES对颗粒粒径的影响 18

3.3.3氨水对颗粒粒径的影响 19

3.4.4时间对颗粒粒径的影响 19

3.4.5结论 19

3.4对量子产率进行测量（表3-3） 20

3.5结论 21

第四章 结论与展望 22

参考文献 23

致谢 25

第一章 文献综述

1.1石墨烯量子点的研究进展

石墨烯(Graphene) 具有碳六元环组成的二维周期蜂窝状点阵结构, 只有单层原子的厚度,可以翘曲成零维的富勒烯(Fullerene),卷成一维的碳纳米管(Carbon Nanotube）或堆垛成三维的石墨(Graphite)^[1-2]。近年来，石墨烯因独特的性能^[3]而受到越来越多的关注，如大的比表面积、高的载流子迁移率、优异的机械灵活性、良好的热/化学稳定性以及对环境友好的特征等。与二维的石墨烯纳米(GNSs) 和一维的石墨烯纳米带(GNRs) 相比，零维的石墨烯量子点(GQDs) 由于其尺寸在10 nm以下表现出更强的“量子限域效应”和“边界效应”，因此在许多领域如太阳能光电器件、生物医药、发光二极管和传感器等有着更加诱人的应用前景。

石墨烯量子点因其优异的荧光性能引起了人们的广泛关注。目前,己有文献报道出，石墨烯量子点可拥有不同的荧光特性,如深紫色^[4-5]、蓝色^[6-11]、绿色^[12-16]、黄色^[13-17]和红色^[18]。部分合成方法得到的石墨烯量子点的荧光均表现出对激发波长的依赖性,即荧光发射波长随着激发波长的变化而变化,且变化过程中荧光强度会衰减。部分还表现出对pH的依赖性,即荧光强度随pH变化而变化,且大多数情况是荧光强度随pH增大而增强。此外,石墨烯量子点的荧光还表现出溶剂依赖性、浓度依赖性、上转换荧光特性等。相较于半导体量子点，石墨烯量子点显著的性质就是具有良好的生物相容性和低的细胞毒性,所以石墨烯量子点在生物成像、药物运输等领域有更广泛的应用前景。

1.1.1石墨烯量子点的制备

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