ساخت نانو ذرات كربني بر پايه گرافن كوانتوم دات و انجام اصلاحات شيميايي به منظور افزايش ويژگي سطحي

Synthesis of carbon nanomaterials based on graphene quantum dots and improving their surface properties via chemical modification

باشد.ياهداف: گرافن كوانتوم دات ها ) (GQDبا داشتن ويژگي هاي منحصر به فرد مانند قابليت حل شدن در آب، ويژگي فتولومينسانس، زي ست سازگاري خوب، ويژگي هاي فيزيكي، شيميايي و الكترونيكي توجه زيادي را به خود جلب كرده ا ست. باتوجه به ويژگي هاي ذكر شده، GQDها از قابليت استفاده در انواع كاربردهاي زيستي، سنسور، فتوكاتاليست ها و جاذب برخوردار مي باشند. هدف از انجام اين پژوهش سنتز و انجام اصلاحات شيميايي GQD به منظور افزايش ويژگي سطحي مواد و روش ها: در اين مطالعه از سيتريك اسيد به عنوان پيش ماده كربن و همچنين اوره استفاده گرديد و سيتريك اسيد با روش هيدروترمال در دماي 160 °Cبه مدت 4ساعت طي فرآيند خودآرايي به ساختار گرافن تبديل شد. سپس GQDسنتز شده كربونيزه شده و به صورت شيميايي با روش KOHفعال سازي شد. ناحيه سطحي و ساختار حفره ها با ايزوترم هاي جذب/ واجذب موردبررسي قرار گرفت. يافته ها: نتايج اين تحقيق ن شان داد كه ناحيه سطح ويژه گرافن كوانتوم دات كربونيزه و فعال شده ) (CA-GQDاز 0/06 m2/gبه 12043 m2/gافزايش يافت و ساااختار حفره ها به طور قابل مظح ه اي تقويت شااد. الگوي XRDمربوط به GQDساااختار پايه مربوط به لايه گرافيت را تاييد كرد. عكس هاي TEMمورفولوژي يكنواخت GQDرا نشاان داد و اندازه GQDكمتر از 5بدست آمد. نتيجه گيري: روش به كار گرفته شااده در اين تحقيق، روش موثري براي ايجاد GQDهاي كارآمد با سااطح BETوساايو و توزيو باريكي از ساختار حفره -ها مي باشد كه مي تواند براي مقاصد زيست پزشكي مورد استفاده قرار گيرد.

Graphene quantum dots (GQDs) have attracted increasing attention due to their unique properties such as high water solubility, photoluminescence activity, good biocompatibility, physical, chemical and electrical properties which makes them appropriate candidates for use in a variety of bio-applications, sensors and photocatalysts. The objective of this study is synthesis of GQDs and improving their surface properties via chemical modification. Here, urea and citric acid as carbon precursor were used. Citric acid was self-assembled into graphene framework via hydrothermal method at 160 °C for 4 h. Then, the synthesized GQDs were carbonized and chemically activated by KOH treatment. The surface area and pore structures of GQDs were analyzed by nitrogen adsorption/desorption isotherms. The results showed that the specific surface area of carbonized-activated graphene quantum dots (CA-GQDs) have been increased from 0.06 to 1204.0 m2/g and pore structures have been enhanced significantly. The XRD pattern of GQDs confirmed the basic structure of graphite layer. The TEM images indicated the unique morphology of GQDs and the sizes of GQDs were less than 5 nm. Thus, our applied method is an effective approach in the formation of GQDs with large BET surface area and narrow pore structures which reveals their potential applicability in biomedical field.