[发明专利]紫外光刻蚀干法制备石墨烯量子点的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种纳米材料技术领域的方法，具体是一种紫外光刻蚀干法制备石墨烯量子点的方法。

背景技术

石墨烯，由单层碳原子组成的理想二维晶体，具有特殊的电学性能(如理想的二维电子特性、常温下异常的量子霍尔效应、超高的电子流动性等)，良好的热导性(面热导率～3,000wm^-1K^-1)和较高机械性能(面强度约为1,060GPa)，禁带宽可以根据其器件的需要随意剪裁等特点，使得它在生物传感、光电解池、纳米器件、超级电容和医学诊断等领域研究取得新的进展。然而，石墨烯的可溶性差，易团聚的缺陷是目前石墨烯的超高特性在各个领域中应用的瓶颈问题。

作为碳家族中最新成员碳点，在很大程度上弥补了石墨烯的缺陷，成为了新近也研究的热点之一。碳量子点与其他半导体量子点相比，无毒且具有较好的生物相容性，取材从最为简单蜡烛燃烧的烟灰到生物有机废材，方法简单可以大量生产。拥有量子尺寸的碳点具有从蓝光到红光连续荧光发光特性，且稳定好，耐漂白、无光闪烁等特点。目前制备方法分为可以自上而下的氧化纯化法和自下而上的合成法。

经过对现有技术的检索发现，如Tian等人《Chemical Materials》(材料化学)(2009，21，2803-2809)上发表了题为“Nanosized Carbon Particles from Natural gas soot”(利用天然气烟灰制备纳米尺度的碳颗粒)，文中指出：采用硝酸氧化法以天然气燃灰为原料，以表面活性剂为辅助经过多次透析纯化的制备不同尺寸的碳点。Liu等在《Angew.Chem.Int.Ed.》(德国应用化学期刊)(2007，46，6473-6475)上发表题为“Fluorescent Carbon NanoParticles Derived fromCandle Soot”(以蜡烛燃灰为原料制备荧光碳量子点)，文中指出选用蜡烛燃灰为原料，采用硝酸氧化法和琼脂糖凝胶电泳分离技术制备了9种粒径大小不同，发射峰位置也不的碳点。Ray等同样以蜡烛灰为碳源硝酸氧化法制备碳点，纯化方法有所改进，即先离心除去未反应的蜡烛灰，然后加入3倍体积的丙酮，离心收集沉淀，便可得到纯化好的荧光碳点，有效简化了纯化步骤，缩短了实验时间。sun等在《Journal American Chemical Society》(美国化学会期刊)(2006，128，7756-7757)上发表了题为“Quantum-Sized Carbon Dots for Brigbt and ColorfulPhotoluminescence”(从光致发白光到彩色光碳量子点)，文中指出在水蒸气中以氩气为载气利用激光消融碳靶，再加入硝酸回流，得到不发光的碳颗粒，然后用有机试剂钝化得到强荧光的碳点。自下而上的方法如才采用以碳水化合物、柠檬酸铵等为原材料，制备碳点。上述的方法均是制备的碳点或者碳的量子点，其相貌基本上为球形或准球形，碳点本身没有荧光或荧光很差，需要借助有机物如(PEG1500N、乙撑二胺、油胺等)进一步修饰，才能得到荧光性能好的碳点。Pan等在《Advance Materials》(先进材料)(2010，22，734-738)报道了题为“Hydrothermal Route for Cutting Graphene Sheets into Blue-Luminescent Graphene QuantumDots”(水热法剪裁石墨烯条带为蓝色荧光的碳量子点)。文中指出采用石墨烯带为原料，表面活性辅助下制备了发黄光或蓝光的2～3层石墨烯量子点。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种紫外光刻蚀干法制备石墨烯量子点的方法，以氧化石墨烯为原材料，采用紫外刻蚀并还原法，一步干法制备单层石墨烯量子点。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明通过将石墨烯溶液旋涂于云母片上，经干燥得到氧化石墨烯/云母薄膜，经紫外光照射后制备得到单层石墨烯的量子点薄膜。

所述的石墨烯溶液是通过将氧化石墨分散于去离子水中并经超声分散处理得到。

所述的氧化石墨是通过改进的Hummer法制备得到，具体步骤如下：