[发明专利]一种高收率碳量子点的宏量制备方法

说明书

本发明公开了一种高收率碳量子点的宏量制备方法，该方法将反应底物与掺杂剂一起放在溶剂中，在130~250 ^oC的温度下反应0.5~50小时，然后经过透析、旋转蒸发和冷冻干燥等步骤，获得碳量子点粉末。本发明易于操作，反应条件容易控制，具有较高的碳量子点收率，适合大规模生产；所制备的碳量子点可用于生物标记、细胞荧光影像、光电装置、重金属离子检测、污染物的催化降解和生物传感器等领域。

技术领域

本发明涉及化学和纳米材料科学领域，具体涉及一种高收率碳量子点的制备方法。

背景技术

碳量子点是一种零维的纳米粒子，具有较小的粒径、良好的荧光性能、较宽的激发波长范围、优异的生物相容性、良好的水溶性和表面易于功能化等特性，可用于生物标记、细胞荧光影像、光电装置、重金属离子检测、污染物的催化降解和生物传感器等领域，因而备受科研人员的关注。

碳量子点的合成可以采用自上而下的方法，如激光剥离石墨法、电化学氧化法、电弧放电法、高温热解法等，但这些方法制备的碳量子点一般需要表面钝化的后处理操作，且工艺步骤繁琐，成本较高；也可以采用自下而上的方法，如碳水化合物浓硫酸脱水法、水热合成法等，但这类方法有的需要复杂的原料前处理过程，有的碳量子点的收率偏低。因此探索采用无毒环保的前驱物，通过绿色温和、简便高效的工艺制备高收率碳量子点宏量制备方法是十分必要的。

发明内容

本发明针对上述问题提出了一个新的解决方案，即提供一种原料新颖、工艺简单、收率高和适于大规模制备碳量子点的方法。

本发明的技术方案概述如下：将反应底物溶解于溶剂中，再添加掺杂剂于其中并搅拌均匀，掺杂剂与反应底物的质量比为0~1；将含有反应底物与掺杂剂的溶液装入密封容器，加热至130 ~ 250 ^oC，保温0.5 ~ 50小时，即获得含碳量子点的溶液；将得到的溶液使用截留分子量为500D的透析袋透析48小时，每12小时换一次水；再将透析产物旋转蒸发后，所得浓缩液冷冻干燥至粉末状，得到碳量子点。

本发明所制备的碳量子点具有以下优点：操作简单，反应条件温和，不需要钝化等后续操作；原材料为普通试剂，来源广泛；所得碳量子点收率和量子产率都较高；方便进行大规模生产。

附图说明

图1为本发明制备的碳量子点水溶液的荧光光谱图。

具体实施方式

实施例1

室温下将10克2-氨基对苯二甲酸溶解于1000毫升水中，然后转移到高压反应釜内，加热到180 ^oC，保温12小时；冷却至室温后，将反应液用截留分子量为500D的透析袋透析48小时，每12小时换一次水；透析袋中液体转移至旋转蒸发器浓缩，浓缩液在-40 ^oC冷冻干燥至粉末状，得到碳量子点，365nm紫外光照射下，发出明亮的蓝色荧光。

实施例2

室温下将4克2-氨基对苯二甲酸和0.58克乙二胺溶解于400毫升水中，然后转移到高压反应釜内，加热到180 ^oC，保温18小时；冷却至室温后，将反应液用截留分子量为500D的透析袋透析48小时，每12小时换一次水；透析袋中液体转移至旋转蒸发器浓缩，浓缩液在-40^oC冷冻干燥至粉末状，得到碳量子点，365nm紫外光照射下，发出强烈的蓝色荧光。