Графенје тренутно један од најпопуларнијих материјала за истраживање. Има много одличних карактеристика, као што су висока проводљивост, висока топлотна проводљивост, добра механичка својства, итд. Недавно су квантне тачке направљене од графена такође привукле широку пажњу. Графенске квантне тачке се сматрају важним материјалима за следећу генерацију оптичких, електричних и уређаја за складиштење енергије и привукле су пажњу због својих одличних предности у раду у различитим применама. Овај чланак ће представити својства, синтезу и примену квантних тачака графена.
1. Извођењеграфенске квантне тачке
Графенске квантне тачке су нова врста угљеничног материјала са пречником обично мањим од 10 нанометара. У поређењу са традиционалним полупроводничким квантним тачкама, квантне тачке графена имају следеће предности:
(1) Могућност подешавања величине: квантне тачке графена имају подесиви пречник. Ово омогућава квантним тачкама графена да покажу различита својства и функције у различитим апликацијама.
(2) Снажне оптоелектронске перформансе: тракаста структура квантних тачака графена даје им одлична оптичка и електрична својства.
(3) Добра стабилност: Постоји много функционалних група на површини квантних тачака графена, које могу стабилизовати њихове површинске хемијске особине.
2. Синтеза квантних тачака графена
Постоје две методе за припрему квантних тачака графена: одозго надоле и одоздо према горе.
Синтеза одозго надоле
Приступ одозго надоле се односи на физичко или хемијско урезивање материјала великих димензија у квантне тачке графена на наносмеру, које се могу припремити путем термичког, електрохемијског и хемијског пилинга растварача.
Термална метода растварача је једна од многих метода за припрему квантних тачака графена, а њен процес се може поделити у три корака: прво, оксидовани графен се редукује у нанолистове графена под високом температуром у вакуумском стању; Оксидирати и исећи нано листове графена у концентрованој сумпорној киселини и концентрованој азотној киселини; Коначно, оксидовани нано листови графена се редукују у топлотном окружењу растварача да би се формирале квантне тачке графена.
Процес електрохемијске припреме квантних тачака графена може се сажети у три фазе: фаза је период индукције када графит треба да се ољушти и формира графен, а боја електролита почиње да се мења из безбојне у жуту, а затим у тамну. браон; Друга фаза је значајно ширење графита у аноди; Трећа фаза је када се графитне пахуљице одлепе од аноде и формирају црни раствор заједно са електролитом. У другој и трећој фази, седимент је пронађен на дну чаше. У електрохемијским реакцијама постоји интеракција између воде и ањона у јонским течностима, тако да се облик и расподела величина производа могу подесити променом односа воде и јонских течности. Величина квантних тачака припремљених од електролита са високом концентрацијом јона је већа од величине електролита са ниском концентрацијом.
Принцип хемијског пилинга угљеничних влакана је да се слој по слој одлепи извор угљеника кроз хемијске реакције да би се добиле квантне тачке графена. Пенг ет ал. користио угљенична влакна на бази смоле као извор угљеника, а затим ољуштио графит наслаган у влакнима кроз третман киселином. Квантне тачке графена се могу добити у само једном кораку, али њихове величине честица су неуједначене.
Синтеза одоздо према горе
Приступ одоздо према горе се односи на припрему квантних тачака графена користећи мање структурне јединице као прекурсоре кроз низ интеракцијских сила, углавном кроз путеве припреме као што су хемија раствора, ултразвук и микроталасне методе.
Метода хемије раствора се углавном користи за припрему квантних тачака графена кроз хемијску методу фазе раствора кондензације арил оксидације. Процес синтезе укључује постепену реакцију кондензације полимера малих молекула (3-јодо-4-бромоанилин или други деривати бензена) да би се добили полистиренски дендритски прекурсори, након чега следи реакција оксидације да би се добиле графенске групе, и на крају јеткање за добијање квантних тачака графена.
Микроталасни принцип користи шећере (као што су глукоза, фруктоза итд.) као изворе угљеника, јер након дехидрације, шећери могу да формирају Ц=Ц, који може да формира основну скелетну јединицу графенских квантних тачака. Елементи водоника и кисеоника у хидроксилним и карбоксилним групама биће дехидрирани и уклоњени у хидротермалном окружењу, док ће се преостале функционалне групе и даље везивати за површину квантних тачака графена. Они постоје као пасивни слојеви, који могу учинити да квантне тачке графена имају добру растворљивост у води и флуоресцентна својства.
3. Примена квантних тачака графена
Квантне тачке графена имају широке изгледе за примену у више области. Ево неких од ових апликација:
(1) Област биомедицине: Квантне тачке графена имају добру биокомпатибилност и широко се користе у снимању ћелија, контролисаном ослобађању лекова, биомолекуларном сенсингу и другим пољима.
(2) Флуоресцентне супстанце: Због високог интензитета флуоресценције и квантног приноса флуоресценције квантних тачака графена, могу се користити у пољима као што су дисплеји и флуоресцентна мастила.
(3) Оптоелектронска опрема за складиштење енергије: Због добре проводљивости и високе специфичне површине квантних тачака графена, могу се користити као електродни материјали за суперкондензаторе, литијум-јонске батерије и друге апликације.
Укратко, квантне тачке графена су привукле велику пажњу као нови материјали. Иако методе припреме графенских квантних тачака још увек нису довољно зреле, вреди очекивати њихове широке могућности примене у биомедицини, флуоресцентним материјалима, складиштењу енергије и другим пољима.
