氮掺杂发光碳纳米点的研究论文[优秀范文五篇]

第一篇：氮掺杂发光碳纳米点的研究论文

1.引言

碳基材料被誉为后摩尔时代延续硅基材料的重点材料，每一种碳基材料的诞生都会带来一种或多种新型、高性能的碳基光电器件，都会掀起国际上的研究热潮。碳纳米材料，如碳纳米管、富勒烯、石墨烯等，都具有卓越的电学特性或机械特性。2004年，美国南卡罗莱纳大学Scrivens课题组在激光轰击碳纳米管时发现了具有发光特性的碳纳米粒子。2006年，美国克莱蒙森大学Sun课题组基于激光消融碳靶物的多步处理方法，得到发光性能较好的碳纳米粒子，并首次称其为碳点。大量研究表明:发光碳纳米点具有化学稳定性好、无光闪烁、耐光漂、无毒、生物相容性优异等优点，有望代替光稳定较弱的有机染料和存在潜在毒性的含有重金属内核的无机量子点，应用于生物、传感、防伪、信息存储、激光等领域。此外，发光碳纳米点还有原料广泛、制备成本低和环保等优点，被看做是继富勒烯和石墨烯两种获得诺贝尔奖的碳纳米材料之后又一类重要的碳纳米材料。

高的荧光量子效率是碳纳米点具有实际应用的前提条件。无杂元素掺杂、无表面钝化剂修饰的碳纳米点表现出较低的荧光发射(荧光量子效率<5%)。为了获得增强的荧光，通常需要以聚合物链或长烷基链作为表面钝化剂修饰到碳纳米点表面。修饰的聚合物链或长烷基链具有绝缘性，不利于在光电器件中应用。近期实验表明，氮元素掺杂后的碳纳米点可表现出增强的荧光特性。目前国际上报道的最高荧光量子效率的碳纳米点均为氮掺杂碳纳米点。因此，开发新型氮掺杂碳纳米点，并揭示其发光特性及应用变得尤为重要。本文介绍了我们在氮掺杂碳纳米点方面的研究工作，目的在于探索氮掺杂碳纳米点的发光机理，揭示影响其荧光量子效率的因素及其在生物、传感、防伪、信息存储、激光等领域的应用。

2氮掺杂碳纳米点的制备及性能研究

2.1氮掺杂碳纳米点的制备

微波热解法是制备碳纳米点的一种快速、有效的方法。我们以柠檬酸为碳源，以尿素或氨水为氮源，通过调控反应物中氮源与柠檬酸的比例，通过微波法一步制备出氮元素掺杂、表面生物相容性基团修饰的、具有不同发光特性的碳纳米点。

将2g柠檬酸与尿素按照5: 1,1: 1,1:2的质量比分别溶解在20 mL水中。然后将这3种柠檬酸与尿素的水溶液分别放置到微波炉内，在700W的功率下微波加热4 min，获得棕黑色固体。将产物放入真空烘箱中，在60℃下放置1h，除去残留的小分子化合物。将处理后的棕黑色固体溶于100 mL水中，经过离心处理(3 000 r/min-20min)，获取上清液，烘干后，得到3种不同氮掺杂含量的碳纳米点，即碳纳米点1(原料中柠檬酸与尿素质量比为5: 1),碳纳米点2(原料中柠檬酸与尿素质量比为1: 1),碳纳米点3(原料中柠檬酸与尿素质量比为1:2)。将2 g柠檬酸溶解到20 mL氨水中，通过上述制备方法，可制备碳纳米点4。

2.2形貌及化学结构表征

碳纳米点形貌及化学结构的研究是探索碳纳米点发光机理的前提。我们通过透射电镜和原子力显微镜等方法对所制备的碳纳米点粒径分布进行表征。以碳纳米点3为例:原子力显微镜结果表明，碳纳米点3尺寸在1-20 nm之间;高分辨透射电镜图片中间距为0.32 nm的衍射条纹表明，碳纳米点3的内核为石墨结构;X射线光电子能谱证明，所制备的碳纳米点由C,N,O元素构成。N元素掺杂到了碳纳米点内核中;红外光谱表明，所制备的碳纳米点表面含有竣基和尿素基团,这些基团可增加氮掺杂碳纳米点在水中的溶解性。

2.3生物毒性研究

无毒是一类材料能够在现实生活中应用的前提条件。我们对所制备的氮掺杂碳纳米点进行了动物实验和植物实验。动物试验中，20只大白鼠平均分成两组，其中一组只饮用所制备的氮掺杂碳纳米点水溶液(0.7 mg/mL)，另一组作为参照组饮用普通水。实验中，大白鼠主动饮用氮掺杂碳纳米点水溶液，饮用5周后，所有大白鼠都存活，其外观、活动状况与参照组的大白鼠没有明显区别。在饮用氮掺杂碳纳米点水溶液的大白鼠的尿液中，检测到了所制备氮掺杂碳纳米点的荧光信号。大白鼠停止饮用氮掺杂碳纳米点水溶液，并改为饮用普通水5周后，在其尿液中未检测到所制备氮掺杂碳纳米点的荧光信号，表明所制备的氮掺杂碳纳米点可经泌尿系统代谢体外。植物试验中，将绿豆种子浸泡到所制备的氮掺杂碳纳米点水溶液(1.5 mg/mL)中，绿豆种子正常发育，并生长成为具有荧光特性的豆芽。以上实验证明:所制备的氮掺杂碳纳米点对动物体和植物体无毒或低毒，可安全地应用到日常生活中。

2.4氮掺杂碳纳米点的发光特性

只以柠檬酸为原料(反应物中无含氮元素化合物)，通过相同方法制备的碳纳米点表现出弱的蓝色荧光发射，最大荧光量子效率仅为3%。原料中加入尿素或氨水后，所制备的碳纳米点的荧光特性明显增强。碳纳米点1,碳纳米点2。低氮含量掺杂的碳纳米点的主吸收谱带在紫外波段，表现出蓝光发射。增加氮元素的掺杂含量，可使碳纳米点的主吸收峰位出现在410 nm，并表现出绿光发射。氮元素最大掺杂含量可达30%碳纳米点3表现为纯绿光发射，表明氮元素的掺杂含量可影响碳纳米点的发光特性。通过调控氮元素的掺杂含量，可获得具有蓝色和绿色发光特性的碳纳米点。以氨水作为氮源制备的碳纳米点4具有较大的粒径分布(2-60nm)，其中小尺寸的碳纳米点表现为蓝光发射，大尺寸碳纳米点表现为绿光发射。

3结论与展望

发光碳纳米点作为一种新兴的纳米发光材料以其独特魅力引起了国际上的广泛关注。本文介绍了一种以尿素或氨水为氮源、以柠檬酸为碳源、发光特性可调控的氮掺杂碳纳米点的微波制备方法。氮元素掺杂可增强碳纳米点的荧光量子效率。通过调控氮元素的掺杂含量，可获得在蓝光和绿光波段具有较高荧光量子效率的碳纳米点。生物毒性试验证实，所制备的氮掺杂碳纳米点对动物和植物无毒或低毒，可作为一种新型的荧光墨水安全地应用到日常生活中，并且在生物产品鉴定、信息存储及防伪方面有广泛的应用。优化氮元素的掺杂含量，可制备具有双荧光发射特性的碳纳米点，以此构筑比率型荧光探针，在溶液体系可精确识别温度、pH值、Fe+浓度(>0.04li,mol/L)。高氮含量掺杂时，可制备具有纯绿光发射的碳纳米点。在其乙醇水溶液中存在放大自发辐射现象，基于平型腔结构可实现在绿光波段的光泵浦激光。不同发光特性的碳纳米点间存在能量传递现象，优化分离后可获得具有增强发光特性的碳纳米点。在高粘度体系下，碳纳米点的荧光量子效率能够被进一步增强。以上结果预示氮掺杂碳纳米点作为一种新型碳基纳米材料，将在生物成像、传感、激光、光电器件、光伏器件等多领域有广泛的应用。

第二篇：第七届全国掺杂纳米材料发光性质学术会议摘要

摘要编号：xxxx

第七届全国掺杂纳米材料发光性质学术会议，2018年7月21日-24日，辽宁大连

第七届全国掺杂纳米材料发光性质学术会议摘要模板

董斌1,*，华瑞年2 物理与材料工程学院，大连民族大学, 大连 116600 2 生命科学学院，大连民族大学, 大连 11660 *通讯作者.E-mail: nmlp2018@163.com，电话：0411-87556959 请仔细阅读本说明，使用模版进行摘要（用于发行会议摘要集）的撰写。摘要应包含主要结果（可包括图片、表格和参考文献），但必须控制在一页篇幅内。截止时间5月20日前务必提交摘要。标题使用宋体小三号加粗字体，作者名用宋体四号字体（附上通信作者电子邮箱、电话等联系信息），摘要正文使用宋体小四号字体，图表标题和参考文献使用宋体五号字体。英文字符使用Times New Roman字体，如有特殊需要可使用symbol字体或其它专有符号。采用Microsoft Word编辑摘要，设置为A4纸张格式。上页边距2.54 cm，下页边距2.54 cm，左右页边距均为3.18 cm；页眉1.25 cm，页脚0.5 cm。

关键词：纳米掺杂；发光性质；会议；第七届；七月；大连民族大学

图1.椭圆光谱实验测量获得银膜样品的复介电函数谱，在光子能量E=3.8eV附近，ε1＝0 和ε2≈0，满足等离子共振条件；从其虚部ε2谱中，可看到带间跃迁发生在约4.0eV附近。

参考文献

[1] 期刊：[编号] 作者姓名（姓前名后，尽量全拼）.引文题名.刊名，年份，卷(期):起止页码。[2] 书籍：［编号］作者姓名(姓前名后).书名.版本，出版地：出版者，出版年，页码。[3] 会议论文：［编号］作者姓名.论文集名:会议名称，出版地:出版者，出版年。[4] 专利文献：［编号］专利申请者姓名.题名:国别, 专利号[P].公告或公开日期.获取和访问路径。

第三篇：碳纳米材料论文读书笔记（范文）

碳纳米管限域催化研究读书笔记

继2008年在英国Chem Comm发表特写论文（Feature Article）后，受美国化学会《化学研究报告》（Accounts of Chemical Research）邀请，中科院大连化学物理研究所潘秀莲研究员和包信和院士等近日撰写综述文章，详细报道在限域催化领域研究最新进展，完整诠释由该研究组发展起来的纳米限域催化新概念（Acc.Chem.Res.DOI 10.1021/ar100160t）。

碳纳米管可认为是石墨烯片层按一定规则卷曲形成纳米级管状结构的孔材料，是自上世纪90年代以来被广泛研究的碳材料家族中的重要成员。由于构成碳纳米管管壁的石墨片层具有一定的曲率，致使大π键发生畸变，管内外电子分布发生变化，管壁附近的电荷发生分离，从而形成了一种由管内指向管外的表观静电场。

包信和院士带领的研究小组，在大量系统、深入的实验和理论研究基础上，发明了一系列在管径小于10nm的多壁和单双壁碳纳米管内高效组装纳米金属和金属氧化物催化剂的新技术，并从理论和实验上充分证实了管腔不仅可以从几何上控制金属颗粒尺度，获得和稳定高分散的纳米催化剂粒子；而且纳米碳管管壁的卷曲结构导致的管腔内电子环境畸变，一方面改变了反应分子和产物在管道内的吸附和扩散行为，更重要的是修饰了限域在管腔内的催化剂纳米粒子的电子特性以及相关的催化性能。

近年来，这些概念在该研究组和国内外其他研究组包括合成气催化转化制液体燃料、乙醇合成、低碳烯烃合成、氨合成、氨分解、碳氢化合物的选择加氢、燃料电池电催化以及选择氧化反应等一系列催化体系中得到了初步验证。该研究小组的部分结果相继发表在Nature Materials，Journal of American Chemical Society 和Energy & Environmental Science 等相关刊物，并先后申报多件发明专利，初步形成了一个较为完整的概念体系，被国际同行评价为 “一个非常重要的发现，应该具有普遍意义和广泛应用”，“这个概念为调变金属催化剂的反应性能提供了一条新途径，而且这种作用可能推广并应用于更多的反应体系中”。

第四篇：神奇的碳纳米材料--论文.doc

神奇的碳材料、摘要：碳元素作为地球上丰富的元素之一，其性质多样，应用广泛。对碳材料的研究有着深远的意义与价值。近年来，碳材料的研究相当活跃，出现了多种多样的新型碳材料。其中包括石墨烯、富勒烯等，这些新型的碳材料具有许多优异的物理和化学特性，被广泛地应用于诸多领域。

关键词：石墨烯、富勒烯、碳纳米管、应用

石墨烯

【1】在2004年，英国的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃塞洛夫发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。而后制得是摩西的方法多种多样。

石墨烯是一种二维晶体，最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子，或更准确地，应称为“载荷子”(electric charge carrier)，的性质和相对论性的中微子非常相似。人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨

石墨烯特性

（1）比钻石还要坚硬

科学家发现了一些只有100分之一头发丝宽度的石墨烯薄片后，他们就开始使用原子尺寸的金属和钻石探针对它们进行穿刺，从而测试它们的强度。让科学家震惊的是，石墨烯比钻石还强硬，它的强度比世界上最好的钢铁还高100倍 石墨烯是由碳原子按六边形晶格整齐排布而成的碳单质，结构非常稳定。其完美的晶格结构，常被误认为很僵硬，但事实并非如此。石墨烯各个碳原子间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形。这样，碳原子就不需要重新排列来适应外力，这也就保证了石墨烯结构的稳定，使得石墨烯比金刚石还坚硬，同时可以像拉橡胶一样进行拉伸。这种稳定的晶格结构还使石墨烯具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于其原子间作用力非常强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中的电子受到的干扰也非常小。

（2）在室温下传递电子的速度比已知导体都快。

其导电电子不仅能在晶格中无障碍地移动，而且速度极快，远远超过了电子在金属导体或半导体中的移动速度。

总结一下特性：石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬；作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。

石墨烯应用前景

一、晶体管、触摸屏、基因测序

石墨烯可以应用于晶体管、触摸屏、基因测序等领域，同时有望帮助物理学家在量子物理学研究领域取得新突破。中国科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长,而人类细胞却不会受损。利用这一点石墨烯可以用来做绷带,食品包装甚至抗菌T恤。用石墨烯做的光电化学电池可以取代基于金属的有机发光二极管,因石墨烯还可以取代灯具的传统金属石墨电极,使之更易于回收。

这种物质不仅可以用来开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、制造出超坚韧的防弹衣，甚至能让科学家梦寐以求的2.3万英里长太空电梯成为现实。

二、代替硅生产超级计算机

科学家发现，石墨烯是目前已知导电性能最出色的材料。石墨烯的这种特性尤其适合于高频电路。高频电路是现代电子工业的领头羊，一些电子设备，例如手机，由于工程师们正在设法将越来越多的信息填充在信号中，它们被要求使用越来越高的频率，然而手机的工作频率越高，热量也越高，于是，高频的提升便受到很大的限制。由于石墨烯的出现，高频提升的发展前景似乎变得无限广阔了。这使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品，能用来生产未来的超级计算机。

三、光子传感器

石墨烯可以以光子传感器的面貌出现在更大的市场上，这种传感器是用于检测光纤中携带的信息的，现在，这个角色还在由硅担当，但硅的时代似乎就要结束。IBM的一个研究小组披露了他们研制的石墨烯光电探测器，接下来人们要期待的就是基于石墨烯的太阳能电池和液晶显示屏了。因为石墨烯是透明的，用它制造的电板比其他材料具有更优良的透光性。

富勒烯

【2】

富勒烯于1985年发现的继金刚石、石墨和线性碳(carbyne)之后碳元素的第四种晶体形态。其中柱状或管状的分子又叫做碳纳米管或巴基管。碳60(C60)和碳70(C70)是最常见的，也是能够量产的富勒烯,富勒烯的成员还有C28、C32、C240、C540。C78、C82、C84、C90、C96等也有管状等其他形状。

富勒烯（Fullerene)是一种碳的同素异形体任何由碳一种元素组成，以球状，椭圆状，或管状结构存在的物质，都可以被叫做富勒烯。富勒烯是一系列纯碳组成的原子簇的总称。它们是由非平面的五元环、六元环等构成的封闭式空心球形或椭球形结构的共轭烯。现已分离得到其中的几种，如C60和C70等。在若干可能的富勒烯结构中C60，C240，C540和直径比为1:2:3。C60的分子结构的确为球形32面体，它是由60个碳原子以20个六元环和12个五元环连接而成的具有30个碳碳双键（C=C）的足球状空心对称分子，所以，富勒烯也被称为足球烯。由12个五边形和20个六边形组成。其中五边形彼此不相联接只与六边形相邻。与石墨相似，C60中每个碳原子与周围三个碳原子形成三个σ键，C-C-C夹角为116°，三个σ键角总和为348°，而不是平面三角形的360°，故为球面，由杂化轨道理论计算：C原子是采取sp2.28杂化，用三个杂化轨道形成σ键，每个C原子剩下的一个轨道（s0.09P0.90）与球面成101.6°，形成离域Π键，故具有芳香性。

富勒烯特性

1、C60分子具有芳香性，溶于苯呈酱红色；有润滑性，可能成为超级润滑剂。金属掺杂的C60有超导性，是有发展前途的超导材料。

2、硬度比钻石还硬

3、轫度(延展性)比钢强100倍

4、导电性比铜强，重量只有铜的六分之一

5、易取材，富勒烯成分是碳，所以可从废弃物中提炼

富勒烯应用

一、C60的应用

1、润滑剂和研磨剂

C60具有特殊的圆球形状，是所有分子中最圆的分子；另外，C60的结构使其具有特殊的稳定性。在分子水平上，单个C60分子是异常坚硬的，这使得C60可能成为高级润滑剂的核心材料。C60分子一出世，就有人提议用它来做“分子滚珠”，制成润滑剂。将C60完全氟化得到的C60F60是一种超级耐高温材料，这种白色粉末状物质是比C60更好的优良润滑剂，可广泛应用于高技术领域。另外，C60分子的特殊形状和极强的抵抗外界压力的能力使其有希望转化成为一类新的超高硬度的研磨材料。

2、富勒烯电化学

C60具有完美对称的足球结构，反应在其电子能级上具有较高的简并度.理论计算表明，C60分子的电子能级简并度最高可达五重。C60的最低未占据分子轨道（LUMO）是三重简并的tlu态，使得C60具有很高的电负性，它能够接受电子而形成带负电子的阴离子。高度结构对称性与分子轨道简并度结合起来，使得C60分子具有非常丰富的氧化还原性质。

3、非线性光学器件

实验和理论研究表明，C60和C70等富勒烯都是良好的非线性光学材料，C60/C70混合物（C70约占10%）的非线性光学系数约为1.1×10-9esu，C76甚至还具有光偏振性。富勒烯分子中不存在对非线性光学性能有干扰作用的碳—氢键和碳—氧键，与其他非线性光学材料相比，性能更加优越

4、超导性

掺杂C60超导体的发现是超导领域的又一重大成果，这种超导体具有相对较高的临界温度，掺杂C60超导体的临界温度不仅远远高于所有的有机分子超导体，而且也大大高于以前发现的金属和合金超导体，只比现在炙手可热的氧化物陶瓷超导体低。

富勒烯超导体最大的优点在于这种化合物容易加工成所需要的各种形状；同时由于它们是三维分子超导体，各向同性，使得电流可以在各个方向均等地流动。同时，富勒烯化合物超导体还具有较高的临界磁场和临界电流密度，理论分析和一些实验结果显示，在更大的富勒烯分子掺杂化合物中可能大幅度提高超导临界温度。良好的性质和潜在的高临界温度为富勒烯超导体的应用创造了条件。

二、碳纳米管的应用

1、力学

【3】

碳纳米管具有弹性高、密度低、绝热性好、强度高、隐身性优越、红外吸收性好、疏水性强等优点，它可以与普通纤维混纺来制成防弹保暖隐身的军用装备。也可用于增强金属、陶瓷和有机材料等。并且结合碳纳米管的导热导电特性，能够制备自愈合材料。

2、隐身材料

碳纳米管对红外和电磁波有隐身作用: 纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长,因此纳米微粒材料对这种波的透过率比常规材料要强得多,这就大大减少波的反射率;纳米微粒材料的 比表面积比常规粗粉大3～4个数量级,对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多。所以红外探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低，很难发现被探测目标,起到了隐身作用。由于发射到该材料表面的电磁波被吸收,不产生反射,因此而达到隐形效果。

3、能源（1）储氢材料

碳纳米管由于其管道结构及多壁碳管之间的类石墨层空隙，使其成为最有潜力的储氢材料，国外学者证明在室温和不到1bar的压力下，单壁碳管可以吸附氢5-10wt%。根据理论推算和近期反复验证，普遍认为碳纳米管的可逆储/放氢量在5wt%左右，即使5wt%，也是迄今为止最好的储氢材料。

（2）锂离子电池

锂离子电池正朝高能量密度方向发展，最终为电动汽车配套，并真正成为工业应用的非化石发电的绿色可持续能源，因此要求材料具有高的可逆容量。

碳纳米管的层间距略大于石墨的层间距，充放电容量大于石墨，而且碳纳米管的筒状结构在多次充放电循环后不会塌陷，循环性好。碱金属如锂离子和碳纳米管有强的相互作用。用碳纳米管做负极材料做成的锂电池的首次放电容量高达1600mAh/g，可逆容量为700mAh/g，远大于石墨的理论可逆容量372mAh/g。

4、纳米器件

碳纳米管的直径仅数纳米至数十纳米，耐电流密度可达铜的100多倍，可以作为超级耐高电流密度的布线材料，可制成碳纳米导线。半导体型的碳纳米管还可以用来构筑纳米场效应晶体管、单电子晶体管等纳米器件，变频器、逻辑电路以及环形振荡器等各种逻辑电路。

IBM的研究人员已经在单一“碳纳米管”分子上构建了首个的完整电子集成电路，比当今的硅半导体技术具有更为强大的性能，具有里程碑式的重大意义。

5、电子器件（1）场致发射

纳米级发射尖端、大长径比、高强度、高韧性、良好的热稳定性和导电性等，使得碳纳米管成为理想的场致发射材料!有望在冷发射电子枪、平板显示器等众多领域中获得应用。

日本已制出该类技术的彩色电视机样机，其图像分辨率是目前已知其它技术所不可能达到的。用碳纳米管制成的电子枪与传统的相比，不但具有在空气中稳定、易制作的特点，而且具有较低的工作电压和大的发射电流，适用于制造大的平面显示器。使用具有高度定向性的单壁碳纳米管作为电子发送材料，不但可以使屏幕成像更清晰，还可以缩短电子到屏幕之间的距离，使得制造更薄的壁挂电视成为可能。（2）新型的电子探针

碳纳米管具有大长径比、纳米尺度尖端、高模量，是理想的电子探针材料。其具有以下优点：

①不易折断：即使与被观察物体的表面发生碰撞，纳米碳管也不易折断，碳纳米管可与被观察物体进行软接触。

②灵活性高：碳纳米管笼状碳网状结构，可以进入观察物体不光滑表面的凹陷处。能更好显现被观察物体的表面形貌和状态，有很好的重现性。

用碳纳米管作为这类电子显微镜的探针，不仅可以延长探针的使用寿命，而且可极大的提高显微镜的分辨率。特别是扩展了原子力显微镜等探针型显微镜在蛋白质、生物大分子结构的观察和表征中的应用。

6、传感器

碳纳米管吸附某些气体之后，导电性发生明显改变，因此可将碳纳米管做成气敏元件对气体实施探测报警。

在碳纳米管内填充光敏、湿敏、压敏等材料，还可以制成纳米级的各种功能传感器。

7、催化

由于碳纳米管具有纳米级的内径，类似石墨的碳六元环网和大量未成键的电子，可选择吸附和活化一些较惰性的分子，研究发现其在600℃的催化活性优于贵金属铑，并很稳定。这将在石化和化工产业界带来不可估量的革新和效益。

碳纳米管与金属离子之间的相互作用，使金属离子能在常温下自动趋于还原态，这对金属纳米导线的制备无疑很有裨益。

结束语

神奇的碳材料——石墨烯和富勒烯，它们不同的结构表现出不同的性质，具有不同的应用价值和前景。碳作为地球上最丰富的资源，取材方便也相对较容易。把它作为人类未来赖以生存的资源，我认为一点都不为过。

参考文献

【1】 【2】 【3】

第五篇：纳微米材料论文：水热合成碱土金属氟化物纳米材料以及掺杂稀土元素近红外性质研究

纳微米材料论文：水热合成碱土金属氟化物纳米材料以及掺杂稀

土元素近红外性质研究

【中文摘要】近年来,纳米材料新颖的结构和奇特的性质引起了广大科研工作者的兴趣。本文利用简单的水热方法,设计不同的反应路线,合成出多种形貌的氟化钡和氟化钙纳米材料。并利用各种表征手段,比如X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨电子显微镜（HRTEM）和PL等手段对样品进行表征,同时对氟化物的生长机制以及掺杂稀土元素的近红外发光性质进行了探讨。1.通过简单的水热方法,空心结构的氟化钡微米材料在两嵌化合物P123的辅助下被成功合成出来。样品通过了X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨电子显微镜（HRTEM）和PL光谱测试。对比实验表明,柠檬酸纳和氟硼酸钠在合成空心结构氟化钡的过程中,起到了很重要的作用,并探讨了合成空心结构的反应机理。2.具有尺寸均一、三维的花状CaF2,通过简单的水热方法,在EDTA-2Na作为配体的作用下被成功合成出来,从扫描电子显微镜照片上可以看出,具有花状结构的氟化钙是由厚度为10nm左右的众多纳米片自组装形成的,花状氟化钙的形成过程在细节中进行了讨论。实验中我们发现反应时间和配合剂对于形成花状结构CaF2起到了重要的作用。同时还研究了掺杂稀土离子的近红外性质,尤其是在1300-1600nm范围中对于光信号和通讯方面将有特殊的应用前景。3.通过简单的水热方法,合成了分散性良好、尺寸均一的桑葚状CaF2纳米材料。采用X射线粉末衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、透射电子显微镜（TEM）对产物的结构、形貌、尺寸进行表征。此外,还进一步研究了Yb3+掺杂的CaF2近红外发光性质。

【英文摘要】In recent years, nanomaterials with novel nanostructures and strange characters haveattracted significant attention.Here, we used simple hydrothermal method and designeddifferent solution chemical route, and synthesized BaF2 and CaF2 nanomaterials with differentmorphologies.X-ray diffraction, scanning electron microscopy, electron diffraction,transmission electron microscopy, and photoluminescence spectra were used to characterizethe samples.The formation process of the fluorides nanomaterials has been investigated basedon the experiments in detail.Additionally, the near-infrared luminescence of lanthanide ions（Er, Nd, and Yb）doped fluorides nanomaterials were discussed in detail.1.By a simple hydrothermal approach, hollow BaF2 microspheres have been fabricatedwith the help of the triblock copolymer of EO20PO70EO20（P123）.The samples werecharacterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, electron diffraction,transmission electron microscopy, and photoluminescence spectra field emission scanningelectron

microscopy, energy-dispersive x-ray spectroscopy.Contrast experiments indicatedthat the complexant of citrate played important roles for the formation of hollow BaF2 spheres.Furthermore, the use of NaBF4 is indispensable for obtaining the microstructures.A softtemplating mechanism has been discussed.2.Highly uniform three-dimensional flowerlike CaF2 nanostructures have beensuccessfully prepared by a facile hydrothermal method assisted by a chelating reagent,ethylenediamine tetraacetic acid disodium salt（Na2EDTA）.The nanoflowers are assembledby numerous nanosheets with a thickness of 10 nm.The formation process of the hierarchicalCaF2 nanoflowers has been investigated in detail.It is found that reaction time and chelatingreagent play a key role in forming the hierarchical nanoflowers.Furthermore, thenear-infrared luminescence of lanthanide ions（Er, Nd, and Yb）doped CaF2 nanostructures,especially in the 1300-1600 nm region, was discussed and of particular interest fortelecommunications applications.3.Highly uniform and well-dispersed mulberry-like nanostructural of CaF2 weresynthesized by a hydrothermal method without the assistance of any template or surfactant.X-Ray diffraction, scanning electron microscopy and transmission electron

microscopy wereused to characterize the samples.In addition, the luminescence of Yb3+-doped CaF2nanostructures were discussed and of particular interest for various photonic applications inionic crystals and glasses.【关键词】纳微米材料 水热合成 碱土金属氟化物近红外光学性质

【英文关键词】nano/micromaterials hydrothermal synthesis alkaline fluorides Near-Infrared Luminescent Properties 【目录】水热合成碱土金属氟化物纳米材料以及掺杂稀土元素近红外性质研究8-16摘要

4-58

Abstract

5第一章 绪论

1.2.1 1.1 引言1.2 纳米材料概述8-11纳米材料的概念88-9

1.2.2 纳米材料的微结构及品质评价

1.2.4 纳米1.2.3 纳米材料的四种基本效应9-10材料的研究对象10-11究进展11-1311-1

21.3 碱土金属氟化物的合成方法和研

1.3.1 氟化物纳米材料的制备方法

1.4 纳米碱土金属1.3.2 氟化物的性质12-1

313-14氟化物的研究进展14-1616-25

1.5 本论文的研究意义第二章 水热合成空心状BaF_2微米球2.1 引言16-17

2.2 实验过程

17-1817-1818-232.2.1 实验原料172.2.4 仪器表征18

2.2.2 实验步骤2.3 结果与讨论

2.3.2 扫2.3.1 射线粉末衍射(XRD)分析18-19

19-20描电镜(SEM)分析2020-2

12.3.3 透射电子显微镜(TEM)分析2.3.4 空心结构氟化钡的形成机理分析2.3.5 表面活性剂的影响21-22

22-2323-2

42.3.6 不同反应条件对产物的影响BaF_2 的光学性质

2.4 掺杂稀土元素(Yb、Er、Nd)2.5 本章小结24-25

第三章

水热合成CaF_2 以及掺杂稀土元素(铒，钕，鐿)的光学性质研究25-3626-2726-2727-323.1 引言25-263.2.1 实验原料263.2.3 仪器表征27

3.2 实验过程

3.2.2 实验步骤3.3 结果与讨论

3.3.2 3.3.1 X-射线粉末衍射(XRD)分析27-28

28-29扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征CaF_2 形成历程研究3030-31

29-30

3.3.3 花状

3.3.4 不同络合剂对产物影响3.3.5 不同物质的量络合剂对产物影响3.3.6 不同氟源对产物的影响31-32

3.3.7 花状氟化钙的形成机理32-3333-35

3.4 BET 表面积和孔径分布3.5 稀土离子(Ln =Yb Er Nd)掺杂CaF_2 的光学性质3.6 本章小结35-36

第四章 桑葚状CaF_2 纳米36-42

4.1 引言材料的合成及CaF_2:Yb~(3+)的光学性质364.2 实验部分36-37

4.2.1 试剂与仪器

36-3737-40384.2.2 实验过程374.3.1 XRD 分析37-38

4.3 结果与讨论4.3.2 EDS 分析

4.3.4 桑葚状4.3.3 FESEM 和TEM 表征38-39

39CaF_2 的形成过程4.3.5 络合剂对产物的影响39-404.3.6 不同氟源对产物的影响40掺杂CaF_2 的光学性质40-414.5 本章小结论42-43参考文献43-50

致谢50-51公开发表论文及著作情况51

4.4 Yb~(3+)

41-42结

在学期间