ساخت نانو ذرات کربنی بر پایه گرافن کوانتوم دات و انجام اصلاحات شیمیایی به منظور افزایش ویژگی سطحی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده علوم زیستی، دپارتمان نانوبیوتکنولوژی/ بیوفیزیک، تهران، ایران

2 پژوهشگاه صنعت نفت، مرکز تحقیقات نانوتکنولوژی، تهران، ایران

3 پژوهشگاه صنعت نفت، گروه پژوهش میکروبیولوژی و بیوتکنولوژی، تهران، ایران

چکیده
باشد.یاهداف: گرافن کوانتوم دات ها ) (GQDبا داشتن ویژگی های منحصر به فرد مانند قابلیت حل شدن در آب، ویژگی فتولومینسانس،

زی ست سازگاری خوب، ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و الکترونیکی توجه زیادی را به خود جلب کرده ا ست. باتوجه به ویژگی

های ذکر شده،
GQDها از قابلیت استفاده در انواع کاربردهای زیستی، سنسور، فتوکاتالیست ها و جاذب برخوردار می باشند. هدف از انجام این پژوهش سنتز و انجام اصلاحات شیمیایی GQD به منظور افزایش ویژگی سطحی

مواد و روش ها: در این مطالعه از سیتریک اسید به عنوان پیش ماده کربن و همچنین اوره استفاده گردید و سیتریک اسید با روش هیدروترمال در دمای 160 °Cبه مدت 4ساعت طی فرآیند خودآرایی به ساختار گرافن تبدیل شد. سپس GQDسنتز شده کربونیزه شده و به صورت شیمیایی با روش KOHفعال سازی شد. ناحیه سطحی و ساختار حفره ها با ایزوترم های جذب/ واجذب موردبررسی قرار گرفت.

یافته ها: نتایج این تحقیق ن شان داد که ناحیه سطح ویژه گرافن کوانتوم دات کربونیزه و فعال شده ) (CA-GQDاز 0/06 m2/gبه

12043
m2/gافزایش یافت و ساااختار حفره ها به طور قابل مظح ه ای تقویت شااد. الگوی XRDمربوط به GQDساااختار پایه

مربوط به لایه گرافیت را تایید کرد
. عکس های TEMمورفولوژی یکنواخت GQDرا نشاان داد و اندازه GQDکمتر از 5بدست آمد.

نتیجه گیری: روش به کار گرفته شااده در این تحقیق، روش موثری برای ایجاد GQDهای کارآمد با سااطح BETوساایو و توزیو باریکی از ساختار حفره -ها می باشد که می تواند برای مقاصد زیست پزشکی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] J. S. Lee, Y. H. Youn, I. K. Kwon, and N. R. Ko. (2018). Recent advances in quantum dots for biomedical applications. J. Pharm. Investig., pp. 1–6
[2] S. Zhang et al.( 2016) Graphene quantum dots as the electrolyte for solid state supercapacitors. Sci. Rep., vol. 6, no. 1, p. 19292
[3] D. Qu et al.( 2015) Formation mechanism and optimization of highly luminescent N-doped graphene quantum dots. Sci. Rep., vol. 4, no. 1, p. 5294
[4] J. Shen, Y. Zhu, X. Yang, and C. Li. (2012) Graphene quantum dots: emergent nanolights for bioimaging, sensors, catalysis and photovoltaic devices. Chem. Commun., vol. 48, no. 31, pp. 3686–3699
[5] X. T. Zheng, A. Ananthanarayanan, K. Q. Luo, and P. Chen. (2015) Glowing graphene quantum dots and carbon dots: properties, syntheses, and biological applications. Small, vol. 11, no. 14, pp. 1620–1636
[6] M. Nurunnabi et al. (2013) In vivo biodistribution and toxicology of carboxylated graphene quantum dots. ACS Nano, vol. 7, no. 8, pp. 6858–6867
[7] C.-L. Huang et al. (2015) Application of paramagnetic graphene quantum dots as a platform for simultaneous dual-modality bioimaging and tumor-targeted drug delivery. J. Mater. Chem. B, vol. 3, no. 4, pp. 651–664
[8] O. G. Apul, Q. Wang, Y. Zhou, and T. Karanfil. (2013) Adsorption of aromatic organic contaminants by graphene nanosheets: Comparison with carbon nanotubes and activated carbon. Water Res., vol. 47, no. 4, pp. 1648–1654.
[9] P. H. de Oliveira Neto, J. P. C. C. Rodrigues, L. E. de Sousa, R. Gargano, and W. F. da Cunha. (2019) CO2 adsorption in nitrogen-doped single-layered graphene quantum dots: a spectroscopic investigation. J. Mol. Model., vol. 25, no. 3, p. 66
[10] E. C. Lima.(2018) Removal of emerging contaminants from the environment by adsorption. Ecotoxicol. Environ. Saf., vol. 150, pp. 1–17
[11] S. C. Smith and D. F. Rodrigues. (2015) Carbon-based nanomaterials for removal of chemical and biological contaminants from water: A review of mechanisms and applications. Carbon N. Y., vol. 91, pp. 122–143
[12] T. Ogi et al.(2014) Transient nature of graphene quantum dot formation via a hydrothermal reaction. RSC Adv., vol. 4, no. 99, pp. 55709–55715
[13] L. Tang et al.(2014) Deep ultraviolet to near-infrared emission and photoresponse in layered N-doped graphene quantum dots. ACS Nano, vol. 8, no. 6, pp. 6312–6320
[14] D. Pan, J. Zhang, Z. Li, and M. Wu. (2010) Hydrothermal Route for Cutting Graphene Sheets into Blue-Luminescent Graphene Quantum Dots. Adv. Mater., vol. 22, no. 6, pp. 734–738
[15] L. Tang et al.(2014) Deep Ultraviolet to Near-Infrared Emission and Photoresponse in Layered N-Doped Graphene Quantum Dots. ACS Nano, vol. 8, no. 6, pp. 6312–6320
[16] L. Wang et al. (2014) Gram-scale synthesis of single-crystalline graphene quantum dots with superior optical properties. Nat. Commun., vol. 5, no. 1, p. 5357
[17] Y. Li et al.( 2013) Comparative study of methylene blue dye adsorption onto activated carbon, graphene oxide, and carbon nanotubes. Chem. Eng. Res. Des., vol. 91, no. 2, pp. 361–368
[18] G. Ersan, O. G. Apul, F. Perreault, and T. Karanfil. (2017) Adsorption of organic contaminants by graphene nanosheets: A review. Water Res., vol. 126, pp. 385–398
[19] S. Zhu, Y. Song, X. Zhao, J. Shao, J. Zhang, and B. Yang. (2015) The photoluminescence mechanism in carbon dots (graphene quantum dots, carbon nanodots, and polymer dots): current state and future perspective. Nano Res., vol. 8, no. 2, pp. 355–381
[20] J. Wang and S. Kaskel. (2012) KOH activation of carbon-based materials for energy storage. J. Mater. Chem., vol. 22, no. 45, p. 23710
[21] J. Ha et al. (2013) A chemically activated graphene-encapsulated LiFePO4 composite for high-performance lithium ion batteries. Nanoscale, vol. 5, no. 18, p. 8647
[22] M. Li, W. Li, and S. Liu. (2011) Hydrothermal synthesis, characterization, and KOH activation of carbon spheres from glucose, Carbohydr. Res., vol. 346, no. 8, pp. 999–1004