[发明专利]一种荧光碳纳米材料的制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种荧光碳纳米材料的制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将双亲分子、有机前驱体与溶剂混合得到混合溶液；(2)将步骤(1)得到的混合溶液进行光照反应，得到囊泡包裹的荧光碳纳米材料，而后将囊泡结构破坏，分离得到所述荧光碳纳米材料，本发明制备方法简单，仅需一步反应即可完成制备，无需添加已制备好的纳米颗粒，条件温和，可通过反应条件调控制备的荧光碳纳米材料的结构，得到的荧光碳纳米材料具有优异的可见光区吸收，上转换、下转换、单一激发波长下显示出双荧光峰性能，在储能材料、电池材料、场致发射材料、生物成像材料、催化材料、吸附材料或荧光传测器制备中具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，涉及一种荧光碳纳米材料的制备方法和应用。

背景技术

近年来，微反应器由于其独特的结构，具备优秀的传质效率，有利于各种化学反应的进行，被广泛应用到许多领域中，尤其是随着纳米技术的发展被用于纳米材料的制备。双亲分子，分散于水中时会自发形成一类具有封闭结构的分子有序组合体，如囊泡、胶束等，可作为原位微反应器用作模扳来制备纳米材料。由于囊泡的自催化作用非常显著，在短时间内就可使反应完成，具有高效性，是绿色化学发展的一个方向。

CN101768231B公开了一种微反应器中原位聚合制备N-异丙基丙烯酰胺/多壁碳纳米管复合微凝胶的方法，包括：(1)制备改性多壁碳纳米管；(2)分散到N-异丙基丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和过氧硫酸铵的蒸馏水溶液中，作为分散相，将N,N,N',N'-四甲基乙二胺与食用油作为连续相溶液；(3)分别装入注射器中，置于两台推进泵上，连接微通道反应器，生成尺寸均一的液滴；水浴40～60℃聚合反应1～3s，收集，洗涤。该方法步骤复杂，需要进行加热，并且需要加入纳米颗粒进行反应。CN103920433A公开了一种无机纳米晶囊泡状微球及其光化学合成方法，该方法通过光照巯基官能团修饰的无机纳米晶在溶剂中组装得到囊泡微球，但是此方法需要已制备好的纳米晶进行反应，微反应器并没有起到制备纳米材料的作用，并且反应步骤繁琐。CN104327851B公开了一种两亲性碳纳米点及其制备方法与应用，其中两亲性碳纳米点在强极性有机溶剂中分散为1～5nm纳米颗粒，在水中自组装纳米囊泡、在中极性溶剂中自组装成空心纳米管、在非极性溶剂中自组装为微纳米尺寸实心球聚集体，但是此方法同样需要纳米颗粒作为原料，需要加热反应。

上述公开的方法均需要加入已制备好的纳米颗粒，微反应器没有起到制备纳米材料的作用。而且目前大多荧光碳纳米材料制备过程需要高温高压碳化，或者强酸强碱等条件。因此，设计出一种囊泡作为原位微反应器来制备碳纳米材料的简单方法具有十分重要的科研价值和工业意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种荧光碳纳米材料的制备方法及由其制备得到的荧光碳纳米材料和应用。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种荧光碳纳米材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将双亲分子、有机前驱体与溶剂混合得到混合溶液；

(2)将步骤(1)得到的混合溶液进行光照反应，得到囊泡包裹的荧光碳纳米材料，而后将囊泡结构破坏，分离得到所述荧光碳纳米材料。

本发明提供的制备方法简单，采用光照诱导双亲分子发生聚合-自组装形成囊泡微反应器，双亲分子或其他有机分子均可作为碳材料的前驱体，在囊泡微反应器内部通过光照加速碳化过程，仅需一步光照反应完成制备，条件温和，不需要加热加压，降低了能耗，无需添加已制备好的纳米颗粒，制备过程无污染，绿色环保，得到的荧光碳纳米材料具有优异的上转换、下转荧光性能，颗粒粒径小，能发多种荧光颜色并且在单一激发波长下可以发射双波长，可调控性强。

本发明提供的制备方法可通过反应条件的改变(光照时间、光照强度、陈化时间等)调控制备的荧光碳纳米材料的结构。