激光诱导聚二甲基硅氧烷制备石墨烯量子点

刘金萍，李 欣，王瑞荣，郭 浩，唐 军，刘 俊，刘丽双

(中北大学 仪器与电子学院，山西 太原 030051)

1 引 言

石墨烯量子点(Graphene quantum dots,GQDs)是一种横向尺寸在100 nm以内、纵向厚度在几个层数的石墨烯小碎片[1-2]。GQDs不仅具有石墨烯的优异性能，而且由于小尺寸引起的显著量子约束效应和边缘效应，使其具有稳定的荧光特性、低毒性、良好的生物相容性等优异性能，在光催化、生物医学、金属离子检测、能量转换与存储、传感器等方面具有非常广泛的应用[3-7]。

目前，GQDs的制备方法主要分为“自下而上”和“自上而下”两大类方法[8]。自下而上法主要是通过溶液化学法、热解碳化法将小分子的有机物(如葡萄糖、柠檬酸)合成小尺寸的GQDs[9]，它的优点在于可以通过控制反应条件来调节GQDs的尺寸大小和形状，但相对而言存在制备过程严苛、复杂、制备周期过长的缺点。相比于自下而上法，自上而下法主要是通过化学氧化切割法、水热法、电化学氧化法等将大尺寸的碳材料(如石墨、石墨烯、氧化石墨烯)裁剪成小尺寸的GQDs[10]，这些方法相对简单，但成本高昂、制备过程中使用强酸强碱等有毒、有腐蚀性的试剂，对研究人员和环境都存在着潜在的危险。因此，探索一种工艺简单、低污染、低成本、安全的方法合成GQDs非常重要。

石墨烯的合成方法有机械剥离法、氧化还原法、化学气相沉积法等[11]。但在2014年，Lin等提出了一种激光诱导制备石墨烯的方法(Laser induced graphene,LIG)[12]，即利用CO2红外激光器在商业聚酰亚胺薄膜上制备出了三维多孔石墨烯，该方法简单、快速、无需催化剂、普通环境条件下就可进行，且前驱体选择非常丰富[13]。……