[发明专利]一种非溶剂原位碳化大规模制备蓝色荧光碳氮纳米片的方法

说明书

本发明涉及一种非溶剂原位碳化大规模制备蓝色荧光碳氮纳米片的方法，属于纳米技术领域。方法包括：采用非溶剂法制备碳氮纳米片，称取1‑10g的聚合物，放置于烘烤铝箔圆盘中，然后使用两张方形铝箔纸密封好，在反应温度100‑300℃高温炉中加热4‑6小时，获得碳化原位棕色胶状固体。所得的棕色胶状固体具有很强的蓝色荧光性能，此外得到的棕色胶状固体不仅可以直接分散在去离子水中，而且还可以分散在其它的有机溶剂当中，都展现了优异荧光性能。所述方法可以利用价格低廉的原料和简单的制备工艺过程，大规模得到具有良好分散性的蓝色荧光碳氮纳米片。

技术领域

本发明涉及一种碳纳米材料中的碳氮纳米片(Carbon nitride nanosheets)的制备方法，属于纳米技术领域。

背景技术

碳氮纳米片是一种非金属的有机聚合物碳纳米材料，由于它富含氮元素而具有很多优异的性能，例如化学和热稳定性好、无毒、易制备且原料便宜易得和很好的光电性能等。已经广泛应用于太阳能转化、光分解水制氢、生物传感、光电器件、LED显示和柔性电子等领域。Zhao等人近期在先进材料(Advanced Materials)上报道了一种通过溶剂法合成的大块非原位有机碳氮纳米片。这种有机碳氮纳米片水溶性较差，需要使用高温高压在反应釜中反应得到。Zhang等人在科学报告(Scientific Reports)杂志上报道了通过水热法合成多层碳氮纳米片的方法，但是此方法需要使用有机溶剂，具有一定的毒性。Niu等用双氰胺直接热氧化刻蚀得到碳氮纳米片层。这种方法主要基于层状聚合体之间的氢键不够稳定，在空气中能够得到所需要的碳氮纳米片，具有成本低，易于大规模合成以及环境友好等优点。Shang等人在应用材料与界面(Applied Materials And Interface)杂志上发表通过使用非溶剂法合成黄色凝聚的的原位碳化碳氮纳米片。这种方法必须将聚合物放置于有盖的氧化铝坩埚内，并且在500摄氏度高温下烘烤数小时，所得碳氮纳米片经过超声处理可以分散到水中，然后再放置于高压反应釜中再处理。然而，在高温下使用氧化铝坩埚有一定的危险性，同时合成步骤繁琐且后续需要把反应物放置于高压反应釜中再处理。因此，在非溶剂的条件下，使用一种安全便捷的方法得到原位且水溶性好的大规模制备荧光碳氮纳米片仍然是一个实质性的挑战。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出一种可以利用价格低廉的原料和简单的制备工艺过程，得到具有良好水溶性的非溶剂原位碳化的大规模荧光碳氮纳米片的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种技术方案是：一种非溶剂原位碳化大规模制备蓝色荧光碳氮纳米片的方法，该方法将聚合物PEI放置在烘烤铝箔圆盘中，不需要加入任何额外的溶剂，用双层铝箔密封好，在高温炉中加热一定时间，获得棕色胶状固体。在荧光光谱仪下测量其荧光光谱。

具体为：称取1-10g聚合物放置在烘烤铝箔圆盘中，不需要加入任何额外的溶剂，用双层铝箔密封好，在反应温度100-300℃，高温炉中加热4-6小时，获得棕色胶状固体。

所述聚合物为聚乙烯亚胺PEI。

本发明的有益效果：

本发明为一种非溶剂原位碳化的大规模制备蓝色荧光碳氮纳米片的方法，它对原有的制备方法进行了显著的改进，通过使用非溶剂，改变反应温度(100-300℃)，使用双层铝箔密封烘烤铝箔圆盘作为反应容器，大规模原位制备得到不仅可以分散在水中而且可以分散在其它有机溶剂中的蓝色荧光碳氮纳米片。

附图说明

下面结合附图对本发明的作进一步说明。

图1为实施例1中制得的碳氮纳米片的激发光谱图；

图2为实施例1中制得的碳氮纳米片的荧光光谱图；

图3为实施例2中制得的碳氮纳米片的激发光谱图；

图4为实施例2中制得的碳氮纳米片的荧光光谱图；