CN104401981A - 一种三原色荧光的含氮的氧化石墨烯量子点的制备方法 - Google Patents

一种三原色荧光的含氮的氧化石墨烯量子点的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种三原色荧光的含氮的氧化石墨烯量子点的制备方法，至少包括：提供含石墨成分的材料；取少量所述的含石墨成分的材料加入到盛有浓硝酸的烧瓶中，并进行超声以形成黑色的混合悬浊液；将盛有所述的黑色的混合悬浊液的烧瓶放于油浴中加热并且回流，得到反应液；将所述的反应液缓慢降温到室温之后，进行高速离心，可以得到上清液和沉淀物；将所述的上清液加热蒸发且烘干，得到的红色固体，即为含氮的氧化性石墨烯量子点。该制备方法实用性广，可以从各种途径得到的石墨材料快速合成含氮的氧化石墨烯量子点，且操作工艺简单，适合含氮的氧化石墨烯量子点的大规模生产。合成的量子点具有很好的均一性和荧光性。

Description

一种三原色荧光的含氮的氧化石墨烯量子点的制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料制备领域，具体涉及一种含氮的氧化石墨烯量子点的制备方法。该方法通过简单的实验步骤可以合成出具有三原色荧光的含氮的氧化石墨烯量子点，且量子产率较高，可以在生物成像、靶向载药、发光二极管、太阳能电池等领域得到应用。
背景技术
石墨烯作为一个单原子层碳材料，有着卓越的物理化学性质，自2004年第一次报道以来引起了科学家们的广泛研究。然而，由于纯石墨烯的零带隙，限制了其在光电领域的应用，并且纯的石墨烯材料是没有荧光的。当其尺寸小于100纳米时，由于量子效应，此材料变为有能隙的半导体材料。目前已经有各种方法合成制备了与石墨烯相关的量子点材料。如授权公告号为CN102807209B的中国专利描述了一种石墨烯量子点的制备方法，还有申请公布号为CN103980893A的中国专利描述了一种多色荧光功能化石墨烯量子点的一步制备方法。
含氮石墨烯量子点的发光特性目前是国际上的研究热点，跟氧原子相比，氮原子可以形成更多的共价键，并且氮原子基团作为典型的路易斯碱,还可以形成第四根配位键。因此氮原子掺杂的石墨烯样品具有更丰富的化学特性，其发光特性具有更多的可操作性。含氮基团在本专利描述的量子点的发光特性中具有重要作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种三原色荧光的含氮的氧化石墨烯量子点的制备方法。
一种三原色荧光的含氮的氧化石墨烯量子点的制备方法，包含如下步骤：
(1) 取少量汗石墨成分的材料加入到盛有浓硝酸的烧瓶中，超声后将烧瓶放于油浴中加热并且回流，得到反应液。
(2) 将步骤(1)得到的反应液缓慢降温到室温之后，进行高速离心，可以得到上清液和沉淀物。
(3) 取步骤(2)中得到的上清液，对其加热蒸发且烘干，可以得到红色固体，即为含氮的氧化性石墨烯量子点。
进一步的，步骤(1)中所述的石墨成分的材料包括任何途径得到的含石墨成分的材料。比如可以商业购买的石墨粉、POCO石墨、IBIDEN石墨、石墨纤维、介孔石墨、碳黑等，也包括可以从生物材料（比如树枝、树叶、竹子等）或者蜡烛、石油、天然气等其他可燃的含碳的材料通过燃烧或高温碳化等方式得到并烘干等处理而得到的含石墨成分的材料，同时也包括其他方法合成制备的单层或多层石墨烯、碳纳米管、富勒烯（C60、C70等）。
进一步的，步骤(1)所述的浓硝酸，浓度为10-16mol/L。
进一步的，步骤(1)所述的含石墨成分的材料与浓硝酸加入的比例大约为：每100mL浓硝酸含有约0.1g-0.5g有效石墨成分。
进一步的，步骤(1)所述的超声所用的功率为80-120W，频率为100KHz。超声所用的时间为1-3个小时。
进一步的，步骤(1)所述的油浴加热温度为120-150度。
进一步的，步骤(1)所述的回流时间为18-26个小时。
进一步的，步骤(2)所述的高速离心的转速为5-30分钟6000-12000rmp。
进一步的，步骤(3)所述的加热蒸发所需要的温度为180-220度。
如上所述，本发明的含氮的氧化石墨烯量子点的制备方法，具有以下有益成果：
该方法实用性广，可以从各种途径得到的石墨材料快速合成含氮的氧化石墨烯量子点，且操作工艺简单，适合含氮的氧化石墨烯量子点的大规模生产。 
附图说明
图1为实例2得到的含氮的氧化石墨烯量子点的透射电子显微镜图(TEM)。放大倍率为50nm。
图2为实例2得到的光电子能谱图(XPS)。可以看到氮元素。
图3为实例1、2、3得到的紫外-可见光光谱图。
图4为实例2得到的不同激发波长下的荧光光谱图。
图5为实例1、2、3得到的荧光光谱图。插图中的三个发光图为在365nm的紫外激发光下得到的，依次为实例1、实例2、实例3得到的蓝、绿、红色荧光。
具体实施方式
根据本发明所述技术方案选取具体实例进行说明如下。
实施例1
将0.4g石墨粉加入到100mL的16mol/mL的硝酸溶液中，在80W、100KHz的超声仪器中超声2个小时，放入120度的油浴中加热并回流24个小时。将得到的反应液缓慢冷却至室温后，接着对反应液进行12000rpm高速离心10分钟后可以得到的上清液和沉淀。将上清液用200度的温度缓慢加热蒸发且烘干可以得到红褐色固体。将红褐色固体溶于水中并加入氢氧化钠调节PH值。
实施例1的紫外-可见光光谱图如图3所示。其荧光光谱图如图5所示，同时图5插图也显示其在365nm的激发光下发射出蓝色荧光。
实施例2
将0.4g碳黑加入到100mL的16mol/mL的硝酸溶液中，在100W、100KHz的超声仪器中超声3个小时，放入130度的油浴中加热并回流22个小时。将得到的反应液缓慢冷却至室温后，接着对反应液进行9000rpm高速离心10分钟后可以得到的上清液和沉淀。将上清液用210度的温度缓慢加热蒸发且烘干可以得到紫红色固体。将紫红色固体溶于水中并加入氢氧化钠调节PH值。
实施例2的紫外-可见光光谱图如图3所示。其荧光光谱图如图5所示，同时图5插图也显示其在365nm的激发光下发射出蓝色荧光。
图1、图2、图4都是在对实施例2的样品检测得到。
实施例3
0.5g碳纤维加入到100mL的16mol/mL的硝酸溶液中，在80W、100KHz的超声仪器中超声2个小时，放入140度的油浴中加热并回流24个小时。将得到的反应液缓慢冷却至室温后，接着对反应液进行10000rpm高速离心10分钟后可以得到的上清液和沉淀。将上清液用200度的温度缓慢加热蒸发且烘干可以得到浅红色固体。将浅红色固体溶于水后加入氢氧化钠调节PH值。
实施例3得到的溶液的紫外-可见光光谱图如图3所示。其荧光光谱图如图5所示，同时图5插图也显示其在365nm的激发光下发射出红色荧光。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术人员依据本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种三原色荧光的含氮的氧化石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，所述的制备方法至少包括：
提供含石墨成分的材料；
取少量所述的含石墨成分的材料加入到盛有浓硝酸的烧瓶中，并进行超声以形成黑色的混合悬浊液；
将盛有所述的黑色混合悬浊液的烧瓶放于油浴中加热并且回流，得到反应液；
将所述的反应液缓慢降温到室温之后，进行高速离心，可以得到上清液和沉淀物；
将所述的上清液加热蒸发且烘干，得到的红色固体，即为含氮的氧化性石墨烯量子点。
2.如权利要求1所述的含石墨成分的材料，其特征在于：可以为商业购买的含石墨的材料，如石墨粉、POCO石墨、IBIDEN石墨、石墨纤维、介孔石墨、碳黑等，也包括可以从生物材料（比如树枝、树叶、竹子等）或者蜡烛、石油、天然气等其他可燃的含碳的材料通过燃烧或高温碳化等方式得到并烘干等处理而得到的含石墨成分的材料。
3.如权利要求1所述的浓硝酸，浓度为10-16mol/L。
4.如权利要求1所述的含石墨成分的材料与浓硝酸加入的比例大约为：每100mL浓硝酸含有约0.1g-0.5g有效石墨成分。
5.如权利要求1所述的超声所用的功率为80-120W，频率为100KHz。
6.超声所用的时间为1-3个小时。
7.如权利要求1所述的油浴加热温度为120-150度。
8.如权利要求1所述的回流时间为18-26个小时。
9.如权利要求1所述的高速离心的转速为5-30分钟6000-12000rmp。
10.如权利要求1所述的加热蒸发所需要的温度为180-220度。
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105197911A (zh) * 2015-09-06 2015-12-30 福州大学 一种富勒烯结构碳基量子点的制备方法
CN105600773A (zh) * 2015-12-18 2016-05-25 上海交通大学 一种利用石墨纳米颗粒液相剥离制备石墨烯量子点的方法
CN105820816A (zh) * 2015-11-19 2016-08-03 云南师范大学 一种利用回流工艺制备氮掺杂石墨烯量子点的方法
CN105911768A (zh) * 2016-06-21 2016-08-31 武汉华星光电技术有限公司 液晶显示器及其制作方法
JP2017132850A (ja) * 2016-01-26 2017-08-03 日産化学工業株式会社 炭素系発光材料の製造方法
JP2017132849A (ja) * 2016-01-26 2017-08-03 日産化学工業株式会社 炭素系発光材料の製造方法
CN107572506A (zh) * 2017-09-09 2018-01-12 西南大学 用于抗菌的石墨烯量子点溶液的制备方法
CN107720734A (zh) * 2017-11-20 2018-02-23 泉州师范学院 一种利用废弃生物资源制备具有荧光特性石墨烯量子点的方法
CN107857248A (zh) * 2017-11-01 2018-03-30 长春中医药大学 碳基纳米粒子的制备方法、碳基纳米粒子及其应用
CN107879335A (zh) * 2017-12-31 2018-04-06 西北师范大学 一种氮掺杂石墨烯量子点材料的制备方法
CN108996492A (zh) * 2018-08-31 2018-12-14 中国石油大学(北京) 一种石油液体产品基石墨烯量子点及其制备方法和应用
CN109957398A (zh) * 2017-12-26 2019-07-02 Tcl集团股份有限公司 氮掺杂碳量子点及其制备方法
CN110040711A (zh) * 2019-02-12 2019-07-23 辽宁工业大学 一种碳量子点的制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103113887A (zh) * 2013-02-19 2013-05-22 复旦大学 一种结构及荧光可控含氮石墨烯量子点复合微粒的制备方法
CN103626169A (zh) * 2013-11-06 2014-03-12 华东师范大学 一种石墨烯量子点的制备方法
CN103663436A (zh) * 2013-10-23 2014-03-26 南京大学 一种制备红外荧光氮掺杂石墨烯的方法
CN103833029A (zh) * 2014-01-10 2014-06-04 云南师范大学 一种高效多色荧光水溶性硫、氧共掺杂石墨烯量子点的制备方法
WO2014084797A1 (en) * 2012-11-29 2014-06-05 Ting Yu Method for forming nitrogen and sulfur co-doped graphene quantum dots
CN103922329A (zh) * 2014-04-22 2014-07-16 福州大学 一种煤中提取石墨烯量子点的方法
CN104028291A (zh) * 2014-06-12 2014-09-10 大连理工大学 氮掺杂荧光碳点和碳点石墨烯复合物及其制法和应用
CN104045076A (zh) * 2014-01-17 2014-09-17 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 氧化石墨烯量子点的制备方法
CN104109534A (zh) * 2013-04-18 2014-10-22 国家纳米科学中心 一种氮掺杂石墨烯量子点双光子荧光探针的制备及其应用
WO2014176519A1 (en) * 2013-04-25 2014-10-30 University Of North Dakota Graphene quantum dots and method of making

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014084797A1 (en) * 2012-11-29 2014-06-05 Ting Yu Method for forming nitrogen and sulfur co-doped graphene quantum dots
CN103113887A (zh) * 2013-02-19 2013-05-22 复旦大学 一种结构及荧光可控含氮石墨烯量子点复合微粒的制备方法
CN104109534A (zh) * 2013-04-18 2014-10-22 国家纳米科学中心 一种氮掺杂石墨烯量子点双光子荧光探针的制备及其应用
WO2014176519A1 (en) * 2013-04-25 2014-10-30 University Of North Dakota Graphene quantum dots and method of making
CN103663436A (zh) * 2013-10-23 2014-03-26 南京大学 一种制备红外荧光氮掺杂石墨烯的方法
CN103626169A (zh) * 2013-11-06 2014-03-12 华东师范大学 一种石墨烯量子点的制备方法
CN103833029A (zh) * 2014-01-10 2014-06-04 云南师范大学 一种高效多色荧光水溶性硫、氧共掺杂石墨烯量子点的制备方法
CN104045076A (zh) * 2014-01-17 2014-09-17 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 氧化石墨烯量子点的制备方法
CN103922329A (zh) * 2014-04-22 2014-07-16 福州大学 一种煤中提取石墨烯量子点的方法
CN104028291A (zh) * 2014-06-12 2014-09-10 大连理工大学 氮掺杂荧光碳点和碳点石墨烯复合物及其制法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MING LI等: "Synthesis and upconversion luminescence of N-doped graphene quantum dots", 《APPLIED PHYSICS LETTERS》 *
PEDRO ATIENZAR: "Preparation of Graphene Quantum Dots from Pyrolyzed Alginate", 《LANGMUIR》 *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105197911A (zh) * 2015-09-06 2015-12-30 福州大学 一种富勒烯结构碳基量子点的制备方法
CN105820816A (zh) * 2015-11-19 2016-08-03 云南师范大学 一种利用回流工艺制备氮掺杂石墨烯量子点的方法
CN105820816B (zh) * 2015-11-19 2018-11-20 云南师范大学 一种利用回流工艺制备氮掺杂石墨烯量子点的方法
CN105600773A (zh) * 2015-12-18 2016-05-25 上海交通大学 一种利用石墨纳米颗粒液相剥离制备石墨烯量子点的方法
JP2017132850A (ja) * 2016-01-26 2017-08-03 日産化学工業株式会社 炭素系発光材料の製造方法
JP2017132849A (ja) * 2016-01-26 2017-08-03 日産化学工業株式会社 炭素系発光材料の製造方法
CN105911768A (zh) * 2016-06-21 2016-08-31 武汉华星光电技术有限公司 液晶显示器及其制作方法
CN107572506A (zh) * 2017-09-09 2018-01-12 西南大学 用于抗菌的石墨烯量子点溶液的制备方法
CN107857248A (zh) * 2017-11-01 2018-03-30 长春中医药大学 碳基纳米粒子的制备方法、碳基纳米粒子及其应用
CN107720734A (zh) * 2017-11-20 2018-02-23 泉州师范学院 一种利用废弃生物资源制备具有荧光特性石墨烯量子点的方法
CN109957398A (zh) * 2017-12-26 2019-07-02 Tcl集团股份有限公司 氮掺杂碳量子点及其制备方法
CN107879335A (zh) * 2017-12-31 2018-04-06 西北师范大学 一种氮掺杂石墨烯量子点材料的制备方法
CN107879335B (zh) * 2017-12-31 2021-01-12 西北师范大学 一种氮掺杂石墨烯量子点材料的制备方法
CN108996492A (zh) * 2018-08-31 2018-12-14 中国石油大学(北京) 一种石油液体产品基石墨烯量子点及其制备方法和应用
CN108996492B (zh) * 2018-08-31 2020-10-02 中国石油大学(北京) 一种石油液体产品基石墨烯量子点及其制备方法和应用
CN110040711A (zh) * 2019-02-12 2019-07-23 辽宁工业大学 一种碳量子点的制备方法

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