CN105349138A - 一种间氯苯酚源高荧光碳量子点的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种间氯苯酚源高荧光碳量子点的制备方法，具体包括下列步骤：(1)将间氯苯酚溶于甲醇和水的混合溶剂中，搅拌或超声得到均匀混合溶液，再转移到高压釜中，于170～190℃的烘箱中恒温加热10～12h；(2)自然冷却至室温，离心去除大颗粒，用2倍体积的二氯甲烷萃取未反应的间氯苯酚2～4次，即得纯化的高荧光碳量子点。本发明首次将有毒有害物质间氯苯酚作为前驱体制备高荧光的碳量子点，成功地实现了“变毒为宝”，为强毒性的间氯苯酚和此类农残处置提供了一种全新的思路。且制得的碳量子点具有尺寸分布均匀、量子产率高、毒性低、生物相容性好及光稳定性好的优点。因此，该方法具有较强的推广价值。

Description

一种间氯苯酚源高荧光碳量子点的制备方法
技术领域
本发明属于溶剂热法制备荧光碳点技术领域，具体涉及一种间氯苯酚源高荧光碳量子点的制备方法。
背景技术
在荧光纳米材料领域中，荧光碳量子点因其粒径小、成本低、发射可调、毒性小、生物相容性好等优点越来越受到重视。前驱体的可选择范围宽与对前驱体的纯度无特别要求是荧光碳点研究发展迅速的一个重要因素。目前，报道过制备荧光碳点所用的前驱体有：头发、腐殖质、炭黑、牛奶、碳水化合物、蜡烛烟灰、水果等，但用间氯苯酚作为前驱体制备荧光碳量子点的方法却未见报道。
卤代苯酚是一类环境污染物，被广泛用作化学中间体、杀菌剂、杀虫剂、除草剂及木材工业中控制真菌等。由于使用泛围广、使用量大，这类化合物频繁流向土壤、淡水和环境生物中，对生态系统的健康发展造成不容忽视的不利影响。此外，卤代苯酚生物毒性大，可致癌致畸，因此，如何有效地处置这类有毒有害物质引起了许多研究者的关注。目前，光催化降解是处理卤代苯酚化合物的最常用方法，然而，这种方法受耗时长、成本不菲与不完全的矿物化过程所困扰。基于此，寻找新的、有效的方法减少卤代苯酚类农残对环境和生态系统的危害显得非常紧迫与必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种间氯苯酚源高荧光碳量子点的制备方法，以克服间氯苯酚光催化降解耗时长、成本高与不完全矿化的缺陷。
为实现上述技术问题，本发明提供一种间氯苯酚源高荧光碳量子点的制备方法，用间氯苯酚作前驱，具体包括以下步骤：
(1)将间氯苯酚溶于甲醇和水的混合溶剂中，搅拌或超声得到均匀混合溶液，再转移到聚四氟乙烯内胆的高压釜中，通氮气除溶解氧1h，于170～190℃的烘箱中恒温加热10～12h；
(2)自然冷却至室温，离心去除大颗粒，用2倍体积的二氯甲烷萃取未反应的间氯苯酚2～4次，即制得纯化的高荧光碳量子点。
优选的，步骤(1)中所述混合溶液中间氯苯酚的质量百分比为0.5～1.5％。
优选的，步骤(1)中所述混合溶剂中甲醇与水的体积比为1：1～3。
优选的，步骤(1)中所述混合溶液中间氯苯酚的质量百分比为1％，甲醇和水的体积比为3：7。
优选的，步骤(1)中所述混合溶液中间氯苯酚的质量百分比为1.2％，甲醇和水的体积比为1：1.。
优选的，所述间氯苯酚为市售试剂或实验室模拟农残。
优选的，所述实验室模拟农残的方法如下：将间氯苯酚乳液喷洒在水果的表面，干燥之后，用甲醇清洗水果表面，离心去除不溶解的大颗粒后，将残液直接移入高压170℃恒温碳化10h。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：首次将有毒有害物质间氯苯酚作为前驱体制备高荧光的碳量子点，成功地实现了“变毒为宝”，为强毒性的间氯苯酚和此类农残处置提供了一种全新的思路。与传统地光催化降解法处理间氯苯酚相比，本方法耗时短、条件易控制、经济成本低、效果更好。此外，该方法制备的碳量子点具有尺寸分布均匀、量子产率高、毒性低、生物相容性好及光稳定性强等优点。因此，该方法具有较强的推广价值。
附图说明
图1为实施例1所得碳量子点的表征图。
其中，图1A为碳量子点的透射电镜图，图1B为碳量子点的红外光谱图，图1C为碳量子点的最大激发与发射光谱图，图1D为碳量子点的X-射线粉末衍射光谱图。
图2为实施例1的碳量子点的MTT分析。
图3为实施例1、2与3的以硫酸喹啉为标准的量子产率图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步具体说明。
实施例1
称取0.2g间氯苯酚，分散在20mL的甲醇与水体积比为3：7的混合溶剂中，在搅拌或超声条件下使分散均匀；将溶液转移到30mL的聚四氟乙烯内胆的高压反应斧中，通氮气去除溶解氧1h；在170℃的烘箱中恒温加热10h后自然冷却至室温，取出内胆中的反应液，在10000rpm下离心10min去除大颗粒；用2倍体积的二氯甲烷萃取未反应的前驱物3次，得到纯化的高荧光碳量子点。
图1为实施例1所得碳量子点的表征图。图1A为碳量子点的透射电镜图，表明碳量子点为球形的均匀单分散粒子，尺寸分布均匀。图1B为碳量子点的红外光谱图，由图可知，碳量子点的外面有大量的羧酸与羟基基团。图1C为碳量子点的最大激发与发射光谱图，碳量子点的最大激发与发射光谱分别位于367nm与452nm。图1D为碳量子点的X-射线粉末衍射光谱图，结果表明，所得碳量子点为无定型碳纳米材料。
图2为实施例1的碳量子点的MTT分析，在浓度为100mg/L的碳量子点孵育24小时的细胞活力均大于84％，表明碳量子点的细胞毒性较小。
实施例2
称取0.3g间氯苯酚，分散在20mL的甲醇与水体积比为1：1的混合溶剂中，，在搅拌或超声条件下使分散均匀；将溶液转移到30mL的聚四氟乙烯内胆的高压反应斧中，通氮气去除溶解氧1h；在190℃的烘箱中恒温加热12h后自然冷却至室温，取出内胆中的反应液，在10000rpm下离心10min去除大颗粒；最后用2倍体积的二氯甲烷萃取未反应的前驱物4次，得到纯化的高荧光碳量子点。
实施例3
称取0.1g间氯苯酚，分散在20mL的甲醇与水体积比为1：2的混合溶剂中，在搅拌或超声条件下使分散均匀；将溶液转移到30mL的聚四氟乙烯内胆的高压反应斧中，通氮气去除溶解氧1h；在180℃的烘箱中恒温加热11h；自然冷却至室温，取出内胆中的反应液，在10000rpm下离心10min去除大颗粒；用2倍体积的二氯甲烷萃取未反应的前驱物2次，得到纯化的高荧光量子碳点。
图2为实施例1、2与3所得碳量子点的以硫酸喹啉为标准的量子产率图，三种碳量子点的量子产率非常接近，为～17％，说明所制得的碳量子点具有较高的量子产率。
实施例4
称取0.24g间氯苯酚，分散在20mL的甲醇与水体积比为1：3的混合溶剂中，，在搅拌或超声条件下使分散均匀；将溶液转移到30mL的聚四氟乙烯内胆的高压反应斧中，通氮气去除溶解氧1h；在170℃的烘箱中恒温加热10h后自然冷却至室温，取出内胆中的反应液，在10000rpm下离心10min去除大颗粒；最后用2倍体积的二氯甲烷萃取未反应的前驱物3次，得到纯化的高荧光碳量子点。
本发明的间氯苯酚前驱体可采用购买的间氯苯酚试剂，也可采用实验室模拟的农残方法。模拟的农残方法具体如下：将间氯苯酚乳液喷洒在水果的表面，干燥之后，用甲醇清洗水果表面，离心去除不溶解的大颗粒后，将残液直接移入高压反应釜170℃恒温碳化10h。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种间氯苯酚源高荧光碳量子点的制备方法，其特征在于用间氯苯酚作前驱，具体包括以下步骤：
(1)将间氯苯酚溶于甲醇和水的混合溶剂中，搅拌或超声得到均匀混合溶液，再转移到聚四氟乙烯内胆的高压釜中，通氮气除溶解氧1h，于170～190℃的烘箱中恒温加热10～12h；
(2)自然冷却至室温，离心去除大颗粒，用2倍体积的二氯甲烷萃取未反应的间氯苯酚2～4次，即得纯化的高荧光碳量子点。
2.根据权利要求1所述的间氯苯酚源高荧光碳量子点的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述混合溶液中间氯苯酚的质量百分比为0.5～1.5％。
3.根据权利要求1所述的间氯苯酚源高荧光碳量子点的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述混合溶剂中甲醇与水的体积比为1：1～3。
4.根据权利要求1所述的间氯苯酚源高荧光碳量子点的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述混合溶液中间氯苯酚的质量百分比为1％，甲醇和水的体积比为3：7。
5.根据权利要求1所述的间氯苯酚源高荧光碳量子点的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述混合溶液中间氯苯酚的质量百分比为1.2％，甲醇和水的体积比为1：3.。
6.根据权利要求1所述的间氯苯酚源高荧光碳量子点的制备方法，其特征在于：所述间氯苯酚为市售试剂或实验室模拟农残。
7.根据权利要求6所述的间氯苯酚源高荧光碳量子点的制备方法，其特征在于：所述实验室模拟农残的方法如下，将间氯苯酚乳液喷洒在水果的表面，干燥之后，用甲醇和水的混合溶剂清洗水果表面，离心去除不溶解的大颗粒后，将残液直接移入高压釜170℃恒温碳化10h。
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