[发明专利]一种合成碳量子点材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机合成的技术领域，特别涉及到一种新的绿色环保低成本的方法来合成碳量子点材料。

背景技术

量子点材料由于其自身的特殊性质，在生物学，电学和光学领域有着广泛的应用。目前，对于量子点材料的研究多数都围绕在CdS、CdSe、ZnS和HgS等金属化合物上。但是，这类金属化学物量子点的成本高、污染大、毒性大，这大大限制了他们的广泛应用。近几年，碳材料由于其低成本、低污染等性质引起了大家的广泛关注。碳量子点材料也成为一个热门研究课题。合成碳量子点材料的方法有许多，这些方法主要围绕合成碳前驱体，表面钝化和碳化，功能化三个步骤进行。在这些步骤中，高温碳化，酸处理等都是必要的处理条件，碳的前驱体和钝化剂价格昂贵，整个实验过程繁琐，能耗高，这些都不利于碳量子点的利用和推广。因此，如何采用绿色的方法，在温和的反应条件下合成碳量子点，成为这一领域的一个重大挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种合成碳量子点材料的方法以实现绿色、简单、快捷地制备碳量子点材料。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种合成碳量子点材料的方法，包括如下步骤：

将还原剂与反应底物一并放入溶剂中，在100～200℃下反应2～72小时以合成碳量子点材料；所述还原剂与反应底物的摩尔比为1～100，溶剂与反应底物的质量比为20～1000；所述还原剂是L-抗坏血酸、异抗坏血酸或5,6-O-异丙叉基-L-抗坏血酸；所述溶剂是水、环己烷或乙醇；

所述反应底物是以下所述的任意一种：碳氮化合物有机物：三聚氰胺、尿素、硫脲或十六烷基三甲基溴化铵；或糖类：葡萄糖、蔗糖、纤维二糖、木糖或果糖；或含氧有机物：苯酚、对苯二酚、邻苯二酚或对甲基苯酚；或氨基酸：赖氨酸或谷氨酸；或含有机物的氧化硅材料：孔道内含有十六烷基三甲基溴化铵的介孔氧化硅材料。

本发明的有益效果在于：

本发明简单有效，采用溶剂热合成的方法取代传统的繁琐的合成方法，采用有机物取代传统的昂贵物质作为碳前驱体，采用L-抗坏血酸及其类似物质作为还原剂。整个过程高效、绿色、成本低廉。

附图说明

图1为实施例1中合成的碳量子点材料的透射电镜照片。

图2为实施例2中合成的碳量子点材料的透射电镜照片。

图3为实施例3中合成的碳量子点材料的透射电镜照片。

图4为实施例4中合成的碳量子点材料的C1s的XPS谱图。

图5为实施例4中合成的碳量子点材料的N1s的XPS谱图。

具体实施方式

下面列举实例，说明本发明采用溶剂热的方法合成碳量子点材料的具体示例。

实施例1：

在室温下，将146 mg (1 mmol)的赖氨酸和1 mmol的L-抗坏血酸溶解到2.9 g乙醇中，将溶液转移到高压反应釜中，100℃处理2小时。离心除去大块的悬浮物之后，蒸发除去溶剂，便得到碳量子点材料。图1给出了此条件下合成的碳量子点材料的透射电镜照片。

作为可选的替换物，赖氨酸也可以使用谷氨酸代替，同样能够实现反应得到碳量子点材料。

实施例2：

在室温下，将94 mg (1 mmol)的苯酚和10 mmol的L-抗坏血酸溶解到18.8 g环己烷中，将溶液转移到高压反应釜中，140℃处理10小时。离心除去大块的悬浮物之后，蒸发除去溶剂，便得到碳量子点材料。图2给出了此条件下合成的碳量子点材料的透射电镜照片。

作为可选的替换物，苯酚也可以使用对苯二酚、邻苯二酚或对甲基苯酚代替，同样能够实现反应得到碳量子点材料。

实施例3：

在室温下，将孔道内含有十六烷基三甲基溴化铵（含量为1 mmol，质量为365mg）的介孔氧化硅材料（MCM-41）和30 mmol的异抗坏血酸分散到200 g水中，将混合物转移到高压反应釜中，160℃处理30小时。洗涤过滤出介孔氧化硅材料，便得到碳量子点分散在氧化硅的孔道当中。图3给出了此条件下合成的碳量子点材料的透射电镜照片。

实施例4：