بررسی تاثیر دما و زمان فرآیند تولید نقاط کوانتومی گرافن به روش کربوره‌کردن بر ساختار، ریزساختار و خواص نوری

نقاط کوانتومی گرافن عضو جدیدی از خانواده کربن‌ها می‌باشد که به دلیل برخورداری از خواص بی‌نظیر آن، کاربردهای بسیاری یافته و به‌سرعت در حال توسعه می‌باشند. هدف از این تحقیق دستیابی به این نانو ماده ارزشمند با استفاده از روش تولید راحت، سریع و آسان تحت عنوان کربوره‌کردن می‌باشد. بدین منظور ابتدا تولید‌ از منبع اولیه گلوتامیک اسید در دماهای 210، 220 و 230 درجه سانتی‌گراد و زمان‌های 60 و 90 ثانیه انجام شد. در ادامه با هدف بررسی خواص نقاط کوانتومی گرافن محصول، آزمون رامان و بررسی جذب ماوراء بنفش، نشر فتولومینسانس، طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه و پراکنش نوری صورت گرفت. ریز ساختار توسط میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین ریخت‌شناسی سطح و فاصله صفحات توسط میکروسکوپ روبشی با وضوح بالا بررسی شد. نتایج نشان داد که بهترین حالت از نظر اندازه و توزیع پراکندگی ذرات، تولید در دمای 220 درجه سانتی‌گراد و مدت زمان 60 ثانیه بوده به‌گونه‌ای که بیش از 45 درصد ذرات دارای اندازه 3 نانومتر می‌باشند. همچنین بیش‌ترین میزان شدت جذب در این نمونه و در طول‌موج 244 نانومتر ظاهر شد. افزایش زمان تولید نیز موجب درشت‌تر شدن نقاط کوانتومی گرافن و پراکندگی بیشتر در اندازه ذرات تولید شده گردید. بررسی‌های فتولومینسانس در محدوده طول‌موج‌های برانگیختگی 400-340 نانومتر نیز ظهور یک پیک قوی را در نمونه تولید شده در دمای 220 درجه سانتی‌گراد و زمان کلسینه شدن 60 ثانیه در طول‌موج تحریک 380 نانومتر نشان داد.

investigating the effect of temperature and time of the process of producing graphene quantum dots by carbonization on structural, microstructural, and optical properties

graphene quantum dots are a new member of the carbon family with various applications rapidly developing due to their unique properties. this research aims to obtain this valuable nanomaterial using a convenient, quick, and easy production method called carburizing. for this purpose, production from the primary source of glutamic acid was done at temperatures of 210, 220, and 230 ºc and times of 60 and 90 s. next, the raman test and fourier transform infrared spectroscopy, dynamic light scattering, photoluminescence, and ultraviolet-visible spectroscopy were performed to investigate the properties of graphene quantum dots of the product. the microstructure was examined by field emission escanning electron microscopy images. also, the morphology of the surface and the distance between the planes were investigated by high resolution transmission electron microscopy. the results showed that the best sample in terms of distribution and particle size was production at 220°c for 60 s with 3 nm in particle size for over 45% of the particles. moreover, the highest absorption intensity in this sample was appeard at the wavelength of 244 nm. an increase in the production time caused the graphene quantum dots to be coarser with greater dispersion in particle size distribution. photoluminescence studies in the excitation wavelength range of 340-400 nm revealed the appearance of a strong peak in the sample produced at 220 ºc and calcination time 60 s at the excitation wavelength of 380 nm.