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石墨烯量子点(GQDs)是一种尺寸小于10 nm且厚度在几个石墨烯片层的新型的碳点,具有荧光碳纳米量子点的尺寸小、良好的光稳定性、荧光可调性、易于功能化、强荧光性、抗光漂白性、优异的生物相容性,此外还具有石墨烯的较大的载流子迁移率、优良的机械灵活性、良好的热/化学稳定性以及对环境友好等性质,故而其在生物成像、药物递送、光电探测器、光催化以及传感等领域有广泛的应用前景,受到了广泛的专注。然而,其荧光量子产率不高和波长难以调控的问题成为了限制其广泛应用的瓶颈所在。氮掺杂是一种常用的手段,能有效的改变GQDs的某些性质。本文以柠檬酸主要原料,制备了GQDs和氮掺杂石墨烯量子点(N-GQDs)。具体内容如下:1.以柠檬酸为碳源材料,采用热解法制备出了GQDs。X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)测试结果分析表明制备的GQDs具有与石墨烯相似的结构,由几层石墨烯薄片构成;傅里叶红外光谱(FT-IR)分析表明GQDs表面存在大量的含氧官能团;光学性质分析表明GQDs发蓝色荧光,不具有激发波长依赖性,荧光量子产率为0.93%。2.以制备的GQDs为前驱体,以尿素、氨水和乙二胺为掺杂氮源,利用水热法分别制备了GQDs-urea、GQDs-ammonia和GQDs-EDA三种N-GQDs。XRD和AFM测试结果分析表明制备的三种N-GQDs均具有与石墨烯相似的结构,由几层石墨烯薄片构成;FT-IR分析表明石墨烯量子点中成功掺杂了氮元素,氮以C─N和N─H的形式存在。光学性质分析表明三种N-GQDs发蓝色荧光,不具有激发波长依赖性,荧光量子产率为19.25%、9.79%和20.39%。氮源起掺杂和钝化石墨烯量子点表面的作用,以此来提高荧光量子产率。3.采用柠檬酸和尿素为原料,DMF和水为溶剂制备出了两种氮掺杂石墨烯量子点N-GQDs。XRD和AFM测试结果分析表明制备的产物具有与石墨烯相似的结构,由几层石墨烯薄片构成。X射线光电子能谱(XPS)和FT-IR分析表明石墨烯量子点中成功掺杂了氮元素,氮以C─N的形式存在。与水热法相比,溶剂热法制备的N-GQDs具有激发波长依赖性,最大发射波长可达523 nm,在生物标记和成像等领域具有潜在的应用价值。表征结果表明,溶剂热法中N,N-二甲基甲酰胺不仅仅作为溶剂,还直接参与反应,起到氮掺杂和表面钝化的作用,从而证实了反应溶剂在调节N-GQDs光学性质中的重要作用。本论文通过氮掺杂的方法提高了石墨烯量子点的荧光量子产率;一步溶剂热法制备了更高波段的N-GQDs,在生物成像中有助于提高成像分辨率,自发荧光影响相对较小,为高波段石墨烯量子点的制备以及其应用于生物成像和生物标记等领域提供了理论支持。