[发明专利]石墨烯量子点及其应用和微波辅助下制备石墨烯量子点的方法

权利要求书

1.一种石墨烯量子点，其特征在于：由层数不大于十层的少数几层纳米尺度的石墨烯纳米片层组成，部分石墨烯纳米片层包含连接在边位碳原子上羟基；所述石墨烯量子点的平均直径为2～7nm，石墨烯量子点的平均厚度为0.6～3.6nm，并且所述石墨烯量子点包含C、N、O、H四种元素。

2.根据权利要求1所述石墨烯量子点，其特征在于：由层数不大于五层的少数几层纳米尺度的石墨烯纳米片层组成，石墨烯量子点平均直径为3.3nm，平均厚度为1.8nm。

3.一种石墨烯量子点在发光器件中应用，其特征在于：采用权利要求1所述石墨烯量子点替代LED中的荧光粉，在蓝光芯片器件上制备荧光材料层，在450nm蓝光芯片激发下，使LED器件发射出暖白光。

4.根据权利要求3所述石墨烯量子点在发光器件中应用，其特征在于：将所述石墨烯量子点500μL加入到2g硅胶中，再用匀胶机进行搅拌至少15min，将石墨烯量子点与硅胶充分混合制成石墨烯量子点及硅胶的混合物浆料，然后将石墨烯量子点及硅胶的混合物浆料滴加成膜或涂覆在蓝光芯片器件上，制备荧光材料层，制成LED器件，然后对LED器件通入30mA的电流及加入2.7V的工作电压下，使LED器件发射出暖白光。

5.一种石墨烯量子点在活细胞成像中的应用，其特征在于：将权利要求1所述石墨烯量子点作为着色剂材料，使活细胞的细胞核的染色体成像。

6.根据权利要求5所述石墨烯量子点在活细胞成像中的应用，其特征在于：将权利要求1所述石墨烯量子点和细胞培养基共同培养1-3h，且使石墨烯量子点和细胞培养基混合物中的石墨烯量子点的浓度为10～100mg/L；然后在双光子显微镜下对培养得到的细胞进行观测，进行活细胞成像。

7.根据权利要求6所述石墨烯量子点在活细胞成像中的应用，其特征在于：在双光子显微镜下对培养得到的细胞进行观测时，激发的波长为405～488nm。

8.根据权利要求5～7中任意一项所述石墨烯量子点在活细胞成像中的应用，其特征在于：所述活细胞为Hela细胞。

9.一种微波辅助下制备石墨烯量子点的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.采用1,3,6-三硝基芘作为前驱物，在超声条件下，将0.02～1.5g的1,3,6-三硝基芘均匀分散在10～1000mL的水中，形成前驱物溶液，然后采用摩尔浓度为0.1-10M的NaOH溶液或水合肼溶液，调节前驱物溶液的pH值为碱性；并继续超声分散，使碱性前驱物溶液混匀；然后将碱性前驱物溶液转入到容积为10mL的石英材质的微波反应管中，在120～180℃温度下，在施加微波条件下，碱性前驱物溶液作为反应用液体系，通过微波直接加热进行快速反应1～30min，得到石墨烯量子点产物混合液；

b.待在所述步骤a中制备的石墨烯量子点产物混合液冷却后进行纯化处理，即，首先将石墨烯量子点产物混合液从反应管中取出，用微孔尺寸不大于220nm的微孔滤膜进行过滤，将过滤后的滤液转移到透析袋内进行透析处理，最后得到纯化的包含权利要求1所述石墨烯量子点的石墨烯量子点溶液，其中采用NaOH溶液调制的碱性前驱物溶液在微波辅助下通过反应合成制备的石墨烯量子点标记为GQDs，其中采用水合肼溶液调制的碱性前驱物溶液在微波辅助下通过反应合成制备的氮掺杂石墨烯量子点标记为NGQDs。

10.根据权利要求9所述微波辅助下制备石墨烯量子点的方法，其特征在于：在所述步骤a中，碱性前驱物溶液通过微波直接加热进行快速反应1～3min，得到石墨烯量子点产物混合液。

11.根据权利要求9所述微波辅助下制备石墨烯量子点的方法，其特征在于：在所述步骤a中，在碱性前驱物溶液利用微波直接加热进行快速反应之前，将碱性前驱物溶液的pH值调节为9-13。

12.根据权利要求9所述微波辅助下制备石墨烯量子点的方法，其特征在于：在所述步骤b中，将在所述步骤a中通过微波直接加热进行快速反应得到的石墨烯量子点产物混合液经过透析去除未反应的前驱物和不溶性中间产物。