[发明专利]一种手性硫氮共掺杂石墨烯量子点的制备方法

说明书

本发明提供了一种手性硫氮共掺杂石墨烯量子点的制备方法，是以超纯水为溶剂，以氮掺杂石墨烯量子点和半胱氨酸为反应底物，以N‑羟基琥珀酰亚胺为脱水剂，以1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺为交联剂，于常温下进行酰胺反应，反应完成后纯化，冷冻干燥，得到手性硫氮共掺杂石墨烯量子点。本发明采用氮掺杂石墨烯量子点和半胱氨酸作为原料，通过酰胺反应共价接枝，半胱氨酸上的氨基与石墨烯量子点边缘的羧基之间形成了共价键，得到手性硫氮共掺杂石墨烯量子点。该手性硫氮共掺杂石墨烯量子点尺寸均一，具有稳定的手性信号，且制备过程简单，条件温和，成本低，为制备手性碳纳米材料提供了新思路。

技术领域

本发明涉及一种手性硫氮共掺杂石墨烯量子点的制备方法，尤其涉及一种通过酰胺反应共价接枝制备手性硫氮共掺杂石墨烯量子点的方法，属于纳米材料技术领域。

背景技术

近年来，手性这一话题引起了科学家的关注，在化学、材料、生命科学、生物等领域都呈现出它的优势。手性材料的制备和应用也成为了重要的研究课题，研究发现手性材料在手性识别、不对称催化及偏正光器件方面都具备很强的优势。

石墨烯量子点的制备是石墨烯纳米材料研究领域的重要课题，而不同的制备方法对石墨烯量子点的性能具有重要的影响，如晶粒的尺寸、晶粒的形貌、元素含量及表面微结构等方面都会影响量子点的物理性质和用途。正如我们所熟知的，手性关乎生命，碳又是生命体中含量最多的元素之一。将氧化石墨烯或者石墨烯量子进行修饰使其具有手性特征，会使石墨烯量子点具有更广阔的应用空间，而且还可以巧妙的将化学和生命科学连接在一起。尽管研究者在石墨烯量子点的制备、特性及应用方面已经做出了很大的突破且取得了一定成就，但是对于将氧化石墨烯及石墨烯量子点修饰为手性碳纳米材料的研究很少。

发明内容

本发明的目的是提供一种手性硫氮共掺杂石墨烯量子点制备方法，该手性硫氮共掺杂石墨烯量子点是通过酰胺反应将手性半胱氨酸共价接枝到石墨烯量子点边缘形成的。

一、手性硫氮共掺杂石墨烯量子点的制备

本发明中手性硫氮共掺杂石墨烯量子点的制备方法，是以超纯水为溶剂，以氮掺杂石墨烯量子点（NGQDs）和半胱氨酸为反应底物，以N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）为脱水剂，以1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺（EDC）为交联剂，于常温下进行酰胺反应，反应完成后纯化，冷冻干燥，得到手性硫氮共掺杂石墨烯量子点。其中，所述半胱氨酸为L-半胱氨酸或D-半胱氨酸；所述氮掺杂石墨烯量子点和半胱氨酸的质量比为1:1~1:2；所述半胱氨酸、N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺的摩尔比为1:1:1~1:2:2；所述酰胺反应时间为20~24 h；所述纯化是将反应液旋转蒸发浓缩后，加入到截留分子量为500~1000Da的透析袋中透析除去未反应的半胱氨酸；冷冻干燥是在-45~-50 ℃冷冻干燥48 h。以L-半胱氨酸制备的手性硫氮共掺杂石墨烯量子点标记为L-SNGQDs，以D-半胱氨酸制备的手性硫氮共掺杂石墨烯量子点标记为D-SNGQDs。

所述氮掺杂石墨烯量子点的制备方法，是将网络状还原氧化石墨烯分散于浓硝酸中，磁力搅拌下油浴加热至140~160 ℃，循环水冷凝下恒温反应12~48 h；去掉循环冷凝水，继续恒温蒸发1~2 h，冷却至室温；然后加入超纯水超声分散10~15 min；过滤，滤液旋转蒸发浓 缩至原体积的1/9~1/10，装入3000~8000Da透析袋中透析24~48 h；透析液再次旋转蒸发浓缩，在-50~-60 ℃下真空冷冻干燥10~12 h，得到稳定的氮掺杂石墨烯量子点。其中，网络状还原氧 化石墨烯为含氮量丰富网络状还原氧化石墨烯；浓硝酸的质量浓度为63~68%。

二、手性硫氮共掺杂石墨烯量子点的结构及手性特征

下面通过透射电镜、红外光谱图，紫外可见吸收光谱和圆二色谱对本发明制备的手性硫氮共掺杂石墨烯量子点的结构和手性特征进行分析说明。

1、透射电镜分析