1、石墨烯量子點(graphene quantum dots，GQDs)是一種新型的熒光碳納米材料。它是尺寸小于100nm且厚度小于10層的石墨烯薄層，也稱為零維石墨烯。與傳統(tǒng)熒光材料相比，GQDs集量子限域效應、尺寸效應及邊緣效應于一體，還兼具良好的生物相容性、優(yōu)異的發(fā)光性能和帶隙可調等優(yōu)勢。對石墨烯量子點進行異原子摻雜或表面官能團功能化，可調整GQDs的禁帶寬度和電荷密度，進而提高熒光量子產率、增加活性位點和顯示化學選擇性。近年來，GQ

2、Ds作為熒光探針和光催化劑或光敏化劑在金屬離子檢測和光催化中的應用研究備受關注。本論文以1，3，6-三硝基芘為碳源，采用不同摻雜劑，合成了兩種硫摻雜石墨烯量子點(S-GQDs1、S-GQDs2)和新型氧摻雜石墨烯量子點(O-GQDs)，并研究了上述的三種石墨烯量子點在金屬離子檢測和光催化中的應用。具體研究內容如下:
　　(1)建立了硫摻雜石墨烯量子點(S-GQDs1)的制備方法并研究了其在Pb2+選擇性檢測中的應用。采用一步水熱法

3、，以具有石墨烯母核結構的1，3，6-三硝基芘為碳源、Na2S為硫原子摻雜劑、NaOH溶液為反應介質，在水熱過程中通過分子融合一步合成了S-GQDs1。采用紫外-可見吸收光譜(UV-vis)和熒光光譜對S-GQDs1的光學性質進行了分析;通過原子力顯微鏡(AFM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)對S-GQDs1的形貌、尺寸分布、化學組成等進行了表征。結果表明，S-GQDs1在365nm紫外光照射下發(fā)射黃綠色熒光，熒光

4、光譜的最大激發(fā)波長為490nm，最大發(fā)射波長為535nm。熒光發(fā)射具有激發(fā)波長非依賴性，熒光量子產率為11.6％。S以-C-SOx-C-(x=2，3，4)硫橋形式摻雜入GQDs骨架中，S-GQDs1平均粒徑為3.2nm,結晶性好。考察了S-GQDs1對不同金屬離子的選擇性，發(fā)現Pb2+可選擇性猝滅S-GQDs1的熒光?；赑b2+對S-GQDs1的熒光猝滅，建立了Pb2+的熒光檢測方法。檢測Pb2+的最優(yōu)pH條件為7.0，反應孵育5mi

5、n，檢測線性范圍為0.1μM～1.0μM、1.0μM～140.0μM，檢測限為0.03μM。
　　(2)建立了硫摻雜石墨烯量子點(S-GQDs2)的制各方法并研究了其在Ag+選擇性檢測中的應用。采用一步水熱法，以1，3，6-三硝基芘為碳源、3-巰基丙酸為反應硫源，在水熱過程中通過水相分子融合一步合成了S-GQDs2。采用UV-vis和熒光光譜對S-GQDs2的光學性質進行了分析;通過AFM、TEM、XPS對S-GQDs2的形貌、尺

6、寸分布、化學組成等進行了表征。結果表明，S-GQDs2在365nm紫外光照射下發(fā)射亮藍色熒光，熒光光譜的最大激發(fā)波長為360nm，最大發(fā)射波長為450nm。熒光發(fā)射具有激發(fā)波長非依賴性，熒光量子產率為9.2％。S以-C-SO2-C-硫橋和-C-S-C-噻吩形式摻雜入GQDs骨架中，S-GQDs2平均粒徑為2.5nm，結晶性好。考察了S-GQDs2對不同金屬離子的選擇性，發(fā)現Ag+可選擇性猝滅S-GQDs2的熒光?；贏g+對S-GQDs

7、2的熒光猝滅，建立了Ag+的熒光檢測方法。在pH7.0、反應孵育10min時進行檢測，檢測線性范圍為0.1μM～130.0μM，檢測限為0.03μM。
　　(3)以合成的S-GQDs1為可見光催化劑，實現了S-GQDs1對堿性品紅的光催化降解?？疾炝巳芤簆H、染料濃度、S-GQDs1添加量對催化降解率的影響。結果表明，在溶液pH為7.0、染料濃度為5mgL-1、S-GQDs1添加量為20％（體積分數）時，催化降解率最高。相比于無硫

8、摻雜GQDs(S-free GQDs)，S-GQDs1在可見光區(qū)有較明顯的紫外吸收和更高的光生載流子分離率，S-GQDs1的禁帶寬度為2.43eV。對比了S-GQDs1和S-free GQDs對堿性品紅的催化降解活性。結果表明，S-GQDs1的催化活性是S-free GQDs的9倍，是堿性品紅自降解的45倍。
　　(4)合成了富含含氧基團的氧摻雜石墨烯量子點(O-GQDs)，并將其與以堿剝離的鈦酸鹽納米片(TNSs)復合，通過一步

9、靜電絮凝法成功制備了O-GQDs修飾的TNSs復合材料(O-GQDs/TNSs)，并實現了O-GQDs/TNSs對羅丹明B的可見光催化降解。采用粉末X射線衍射法(XRD)、TEM、X射線能量色散譜(EDS)、循環(huán)伏安法(CV)、電化學阻抗譜(EIS)等對O-GQDs/TNSs的形貌、化學組成及光電化學性質進行表征。結果表明，靜電絮凝過程中TNSs的二維層狀結構并未被破壞，O-GQDs成功修飾于TNSs表面，O-GQDs/TNSs的禁帶寬

10、度為3.09eV。以羅丹明B為模擬污染物，以rs-TNSs、O-GQDs為對照材料，考察了O-GQDs/TNSs的光催化性能和重復利用性。結果表明，該復合材料在可見光照射下對羅丹明B具有良好的降解活性并能重復利用，催化降解性能是單純O-GQDs的22倍，rs-TNSs的5倍。通過可見光催化降解結晶紫、活性藍、茜素紅等染料和光催化制氫考察該復合材料的通用性和普適性。結果表明，O-GQDs/TNSs具有優(yōu)良的通用性和普適性，O-GQDs/T