[发明专利]一种气相爆轰合成固态碳量子点的方法

说明书

本发明属于碳量子点材料制备技术领域，公开了一种气相爆轰合成固态碳量子点的方法，具体步骤为：以柠檬酸作为碳源，尿素作为氮源，将二者混合后平铺到气相爆轰管内；将气相爆轰管密闭后抽真空，同时将气相爆轰管加热至60℃以上；向气相爆轰管内分别充入氢气和氧气作为爆源；停止加热气相爆轰管，起爆管内的氢氧混合气体；待气相爆轰管冷却至80℃以下，打开气相爆轰管收集管壁上的黄色固体即为固态碳量子点。本方法简单高效，不需后续处理，可快速大规模合成固态碳量子点。本发明合成固态碳量子点，不需任何基质，在紫外灯激发下，直接可以发射荧光。

技术领域

本发明属于碳量子点材料制备技术领域，涉及一种气相爆轰合成固态碳量子点的方法。

背景技术

碳量子点也称为碳点(CDs)，是一种新型碳纳米荧光纳米材料，于2004年被人们通过电泳净化纳米管时首次发现。碳量子点粒径一般小于10nm。与金属量子点比较，碳量子点无毒对环境危害较小。与传统碳材料相比，碳量子点具有很好的荧光性能。除此之外，碳量子点还具有优异的水溶性、化学惰性、荧光可调等性质，碳量子点还能与其他有机物、高分子聚合物、无机分子结合实现进一步功能化，这一性能使得它在光催化、生物成像、LED照明等方面都得到了广泛的应用，故越来越多学者投入到这一领域的研究。

目前，碳量子点制备方法主要包括电化学法、电弧放点法、微波法、热溶剂法等。虽然上述方法实现了不同种类碳量子点的制备，但均无法一步合成固态碳量子点。因此，需要一种方便、快速制备固态碳量子点的方法。文件1(CN201510903400.8)公开了一种固态碳量子点的制备方法，具体为先将离子液体和腈类物质混合作为电解液并放入电解池中；再选用两个面积铂片电极分别作为阳极和阴极放入电解池中，接通电源进行反应得到掺杂有固态物质的浅棕色溶液；然后掺杂有固态物质的浅棕色溶液进行抽滤，并将抽滤得到的固体物质真空干燥后转移至干净的容器皿中即得到固态碳量子点。

文件1所述方法虽然能实现固态碳量子点的制备，但明显存在耗时长，工序多，且合成的碳量子点均溶解在液体中，需要进一步提纯烘干才能得到固态碳量子点。

发明内容

本发明的目的是针对现有制备方法中存在的耗时长、工序多、不能一步得到固态碳量子点等问题，提供一种快速、便捷制备固态碳量子点的方法。

本发明的技术方案：

一种气相爆轰合成固态碳量子点的方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一：以柠檬酸作为碳源，尿素作为氮源，将柠檬酸和尿素混合后平铺到气相爆轰管内；

步骤二：将气相爆轰管密闭后抽真空，同时将气相爆轰管加热至60℃以上；

步骤三：向气相爆轰管内分别充入氢气和氧气作为爆源；

步骤四：停止加热气相爆轰管，起爆管内的氢氧混合气体；

步骤五：待气相爆轰管冷却至80℃以下，打开气相爆轰管收集管壁上的黑黄色固体即为固态碳量子点。

步骤一所述的柠檬酸和尿素的摩尔比为0.1～2:1。

步骤三所述的氢气和氧气体积比为0.5～3:1。

所用尿素和氧气摩尔比为0.3～4:1。

本发明的有益效果是：

(1)通过气相爆轰直接合成固态碳量子点，不需进行后续处理；

(2)在3-5ms的时间内将柠檬酸和尿素混合物转化为固态碳量子点；

(3)不需要对柠檬酸和尿素进行预处理且原料便宜。

(4)本发明合成固态碳量子点，不需任何基质，在紫外灯激发下，直接可以发射荧光。

附图说明