[发明专利]一种荧光波长可控碳量子点的制备方法

说明书

本发明公布一种荧光波长可控碳量子点的制备方法，涉及催化纳米材料领域。该制备方法包括以下步骤：制备水果汁分散液与氨基酸分散液，并以水果汁以及氨基酸为原料，经微通道反应技术制备碳量子点。所得碳量子点荧光波长可控，可用于有机污染物降解、电化学传感器、发光材料、光电器件等领域。此外，由于来源及制备过程未引入任何化学试剂，所得碳量子点无细胞毒性，在生物成像领域具有巨大应用潜力；采用微通道反应技术，制备条件温和，反应高效，参数可控且可连续化生产，相比较传统高温高压反应釜水热法制备碳量子点优势明显。

技术领域

本发明属于催化纳米材料技术领域，涉及一种荧光波长可控碳量子点的制备方法，尤其涉及一种荧光波长可控且绿色高效的碳量子点制备方法。

背景技术

碳量子点(carbon quantum dots,CQDs)是一类直径小于10nm、准球型、但分散的新型荧光碳纳米材料，具有稳定性高、导电性好、低毒、环保、合成路线简单、光学性能可与量子点相媲美等引人注目的特性，在生物医学、光电子、催化和传感领域均有广泛应用。

日前，CQDs多采用复杂、高能耗且反应条件剧烈的制备方法获得。譬如使用激光烧灼法、电弧放电法、电化学技术等方法自上而下将较大的碳结构如石墨、碳纳米管和纳米金刚石分解成CQDs；或者通过化学氧化法、模板法、微波合成法等方式自下而上将微小前驱体，如碳水化合物、柠檬酸盐和聚合物-二氧化硅纳米复合材料合成CQDs。与上述方法相比，水热炭化法制CQDs不仅过程简单，取材广泛，环境友好，而且通过对前驱体、制备条件的选择，能够合成具有特定结构的CQDs。

文献(Ahydrothermal route to water-stable luminescent carbon dots asnanosensors for pH and temperature.Carbon 82(2015):87-95)报道了一个利用水热炭化法制备CQDs的实例，原理是葡萄糖与谷胱甘肽混合液在水热处理过程中，形成GQDs同时表面钝化。此法较为新颖，但是能耗较高、反应时间较长，且反应条件单一，进而影响其后续应用。

CN 104059644A公开了一种氮掺杂碳量子点的制备方法；所述方法将醇胺类有机物，或醇胺类有机物与氧化剂的混合物，高温处理，即得氮掺杂碳量子点。但该方法能耗也较高，且制得的氮掺杂碳量子点的表面氧化损伤较为严重，继而影响了氮掺杂碳量子点的量子产率和催化活性。

因此，如何一步、温和地制备出荧光波长可控的CQDs是一项具有科研研发和工业应用双重意义的工作。

发明内容

针对现有制备量子点技术中存在的量子点表面氧化损伤严重、能耗高、产品纯度低以及制备过程复杂等问题，本发明提供了一种荧光波长可控且绿色高效的碳量子点制备方法。所述方法是利用微通道技术的高效水热炭化法，制得的荧光波长可控碳量子点的成本低廉，反应条件温和，制备过程可控，低能耗，无二次污染，且量子点分散性极好易分离，可将其与其他光敏和电敏材料复合，进而有助于提升污染物降解效能、电化学传感器灵敏度、超级电容器容量、发光材料或光电器件等材料的性能。此外，由于原料来源纯天然无污染，所得碳量子点无细胞毒性，在生物成像领域具有巨大应用潜力。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种荧光波长可控碳量子点的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)制备水果汁分散液；

(2)准备氨基酸分散液；

(3)将步骤(1)所得水果汁分散液与步骤(2)所得氨基酸分散液通过三通阀连接并混合进入微通道中反应，得到荧光波长可控碳量子点分散液；

任选地，(4)将步骤(3)制得的荧光波长可控碳量子点分散液进行纯化，得到纯化的荧光波长可控碳量子点分散液；