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C60和石墨烯等碳材料由于其独特的物理化学性质和潜在的应用前景受到了广泛的关注，而荧光碳量子点的发现为碳材料的研究和应用找到了一个新的舞台。本论文利用电化学方法成功制备了发荧光的水溶性C60纳米粒子和同时具有光致荧光和电致化学发光的高纯C60单晶纳米棒，制备了C60与石墨烯的纳米复合物以及C60纳米管与ZnO的复合物材料，找到了一种制备大面积石墨烯材料的方法，对这些材料在生物标记、电化学传感器以及光电响应等方面的性质和潜在应用进行了广泛研究。具体内容如下：
1.采用电化学方法在TBAP(四正丁基高氯酸铵)的乙腈溶液中，通过电解C60膜产生的C603-离子，首次制备了发荧光的C60纳米粒子。这种C60纳米粒子具有发光波谱宽，发射波长与激发波长相关的特点。对荧光C60纳米粒子结构和性质进行了表征，对其形成的机理进行了探讨。这种荧光C60纳米粒子具有良好的水溶性和很强的荧光效应以及比较高的量子产率和光稳定性。用所制备的荧光C60纳米粒子作为荧光标记试剂对活细胞的荧光成像进行了深入研究。这种水溶性的荧光C60纳米粒子很容易进入细胞，对细胞具有很低的毒性。
2.在间二甲苯饱和溶液中制备了六方结构的C60晶体，以此为工作电极，采用循环伏安方法，在乙腈溶液中经过反复扫描，制备出立方面心结构的C60晶体纳米棒。对这些纳米棒的结构和生成过程进行了详细的表征。这种具有立方面心结构的高纯C60单晶纳米棒的晶体结构中没有溶剂分子的嵌入，高度有序的晶体排列限制了C60分子的旋转，降低了C60分子的对称性，使C60单晶纳米棒表现出独特的光致荧光和电致化学发光性质。利用这种独特的光致荧光首次获得了C60单晶纳米棒的激光共聚焦图像，对C60单晶纳米棒的独特发光机理进行了初步的探讨。
3.利用石墨烯与C60分子以及其它半导体纳米粒子之间的相互作用，将石墨烯与C60分子或半导体纳米粒子混合，利用静电相互作用制备了石墨烯的纳米复合物。采用机械研磨的方法将C60固体在石墨烯片层中结晶，实现了石墨烯片层之间的分离，制备了一种石墨烯与C60晶体阵列的夹层纳米复合物。利用半导体纳米粒子与石墨烯片层间的相互作用制备了石墨烯与CdS纳米复合物。对这种夹层复合物的结构进行了表征和研究，对其形成的机理进行了探讨，并研究了这种复合材料的光电响应行为。通过不同的方法分别除去夹层复合物中的C60分子以及半导体纳米粒子，获得了大面积的石墨烯，并对不同方法制备出的石墨烯的性质进行了对比研究。找到了一种利用纳米材料间相互的静电作用分离石墨烯的新方法。为在溶液中大规格制备和使用石墨烯提供了一种很好的途径。
4.以石墨烯和C60材料为基底，采用两步法制备了一种毛刷形貌的ZnO纳米棒与C60纳米管的复合材料。通过快速液相混合法利用间二甲苯和异丙醇制备出C60纳米管，通过乙醇的作用使疏水性的C60表面成功地吸附了ZnO纳米粒子，并以这种ZnO纳米粒子为种子，在液相中制备出一种独特的毛刷形貌的纳米复合物，对这种纳米复合物的结构和形貌进行了微观和光谱性质表征，初步探讨了其生成的机理，并研究了这种纳米复合材料的光电响应性质。通过石墨烯与ZnO纳米粒子的相互作用制备了二者的复合物，并以此为基础获得了大面积的石墨烯片层，为制备其它类似形貌的纳米复合物以及大尺寸石墨烯提供了可以借鉴的方法。