[发明专利]一种碳量子点、其制备方法及用途

说明书

本发明提供了一种碳量子点、其制备方法及用途，该碳量子点的制备方法包括如下步骤：(1)制备碳基材料分散液；(2)将卤代醌溶液与碳基材料分散液混合，采用卤代醌嫁接法制备碳基‑卤代醌复合材料分散液；(3)向碳基‑卤代醌复合材料分散液中加入H₂O₂溶液进行反应，得到反应产物；(4)将反应产物进行固液分离，所得滤液继续反应，即得到碳量子点分散液。该方法采用非金属催化氧化制备碳量子点，过程安全、简便，成本低，条件温和，无需额外加入难以分离的物质，制得的量子点分散性好易分离，能够实现以污治污，制得的碳量子点在有机污染物降解、电化学传感器、超级电容器、发光材料及光电器件等领域应用前景广阔。

技术领域

本发明属于催化纳米材料技术领域，尤其涉及一种碳量子点、其制备方法及用途。

背景技术

碳量子点(CQDs)横向尺寸在100纳米以下，具有离散的电子带，具有典型的半导体特性、光致发光性、超小的尺寸和无毒性，其用于传感电极材料也显示出广阔的应用前景。

CQDs的合成方法主要包括水热法、电化学法、化学剥离碳纤维法、紫外刻蚀法、溶液化学法、超声波和微波法等。然而，工艺繁琐、掺杂条件复杂、反应条件严苛、时间消耗、低产率以及芳香碳骨架的损坏限制了其大规模制备及应用。因此，如何设计出一种简单有效、经济环保的碳量子点材料制备方法，具有十分重要的科研价值和工业意义。

文献(Photo-Fenton reaction of graphene oxide:A new strategy toprepare graphene quantum dots for DNA cleavage.Acs Nano 6.8(2012):6592-6599)报道了一种利用芬顿法制备石墨烯量子点的方法，原理是芬顿反应产生的羟基自由基直接氧化GO，产生大量的GQDs。此法简单方便，但是外加的铁离子会使尺寸极小的石墨烯量子点分离极其困难；文献(Molecular mechanism for metal-independent production ofhydroxyl radicals by hydrogen peroxide and halogenated quinones.PNAS 104(2007):17575-17578)发现H₂O₂和氯酚的代谢产物四氯苯醌能通过不依赖于金属离子的途径产生羟基自由基，且氯代醌同时脱卤解毒，反应成本低且能够同时实现污染物降解，是一种较为理想的新型自由基产生方法。

然而，迄今为止，国内外尚未有利用无金属催化产自由基制备量子点的方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种碳量子点、其制备方法及用途，所述碳量子点的制备方法是无金属依赖的高级氧化法，所述方法制备碳基量子点的成本低，反应条件温和，无二次污染，且量子点分散性好易分离，能够实现以污治污，在有机污染物降解、电化学传感器、超级电容器、发光材料及光电器件等领域具有重大的应用价值。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种碳量子点的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)制备碳基材料分散液；

(2)将卤代醌溶液与碳基材料分散液混合，采用卤代醌嫁接法制备碳基-卤代醌复合材料分散液；

(3)向碳基-卤代醌复合材料分散液中加入H₂O₂溶液进行反应，得到反应产物；

(4)将反应产物进行固液分离，所得滤液继续反应，即得到碳量子点分散液。