CN106829922B - 一种以聚乙烯亚胺为碳源合成碳量子点的方法 - Google Patents
一种以聚乙烯亚胺为碳源合成碳量子点的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106829922B CN106829922B CN201710145434.4A CN201710145434A CN106829922B CN 106829922 B CN106829922 B CN 106829922B CN 201710145434 A CN201710145434 A CN 201710145434A CN 106829922 B CN106829922 B CN 106829922B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- quantum dot
- carbon quantum
- carbon
- polyethyleneimine
- reaction kettle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/65—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
- C01P2002/82—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by IR- or Raman-data
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
- C01P2002/84—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by UV- or VIS- data
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/60—Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供了一种以聚乙烯亚胺为碳源合成碳量子点的方法,属于荧光纳米材料的制备领域。将浓度为0.1~0.3g/ml的聚乙烯亚胺溶液加入反应釜中,继续向反应釜中加入水,混匀,聚乙烯亚胺溶液与水的体积比为1:3~5;调节pH至3~5,在170~190℃温度条件下反应4~7h,即得碳量子点。本发明通过以聚乙烯亚胺为碳源通过水热法实现碳量子点的合成,与现有技术比,具有稳定性强、荧光强度高且便于后期修饰的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种以聚乙烯亚胺为碳源合成碳量子点的方法,属于荧光纳米材料的制备技术领域。
背景技术
碳量子点是近年来发现的以碳为骨架结构的新型纳米材料,是一种分散的、尺寸小于10nm的类球形的纳米颗粒。由于其独特的光学性质,优异的水分散性,化学和光稳定性,低制造成本和良好的生物相容性等优点引起了极大的关注。
金属纳米簇的合成方法通常分为两类-“自上而下”和“自下而上”。前者通常采用如激光烧蚀,放电和电化学氧化的方法分解较大的碳结构,例如石墨、纳米金刚石等。碳量子点的产率和碳材料的利用效率低。另一方面,“自下而上”的方法通常采用水热处理,化学合成和微波辅助等方法从分子前体例如柠檬酸盐,碳水化合物和小分子等合成碳量子点。此外,水热路线已被证明是一种容易和有效的合成方法来制备荧光碳量子点,通常用葡萄糖,柠檬酸,香蕉汁和蛋白质等作为碳源,但这些碳源大多是具有多种表面官能团且不利于后期的修饰。
目前,研究者通常将元素简单的聚合物如聚乙二醇、聚乙烯亚胺等用于碳量子点的修饰,而直接合成碳量子点研究较少。具有特定官能团的聚合物合成碳量子点便于后期修饰及实现靶向性检测。
发明内容
本发明通过以聚乙烯亚胺为碳源,解决了上述碳源元素复杂且不利于后期修饰的问题。
本发明的技术方案:
一种以聚乙烯亚胺为碳源合成碳量子点的方法,步骤如下:
将浓度为0.1~0.3g/ml的聚乙烯亚胺溶液加入反应釜中,继续向反应釜中加入水,混匀,聚乙烯亚胺溶液与水的体积比为1:3~5;调节pH至3~5,在170~190℃温度条件下反应4~7h,即得碳量子点。
作为优选条件,pH调节至4,在180℃温度条件下反应6h。
本发明的有益效果:本发明通过以聚乙烯亚胺为碳源通过水热法实现碳量子点的合成,与现有技术比,具有稳定性强、荧光强度高且便于后期修饰的优点。
附图说明
图1为实施例3合成的碳量子点荧光激发及发射谱图。
图2为不同pH值对碳量子点荧光强度的影响。
图3为不同反应温度对碳量子点荧光强度的影响。
图4为不同反应时间对碳量子点荧光强度的影响。
图5为实施例3合成的碳量子点的透射电镜图。
图6为实施例3合成的碳量子点的红外谱图。
图7为实施例3合成的碳量子点的X射线光电子能谱图。
图8(a)为PEG合成的碳量子点的紫外及荧光谱图。
图8(b)为不同的激发波长对应不同的发射谱图。
图8(c)为PEG和碳量子点的红外谱图。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案,进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例1~7
一种以聚乙烯亚胺为碳源合成碳量子点的方法,所述方法包括如下步骤:
(1)将2ml浓度为0.1g/ml的聚乙烯亚胺溶液加入反应釜中,继续向反应釜中加入8ml超纯水;
(2)步骤(1)所得产品混匀,用5M稀硫酸调节不同的pH值;
(3)将步骤(2)所得产品放入烘箱,温度180℃反应6h,得到发出明亮蓝色荧光的碳量子点(图1),所述实施例1~7的pH值见表1。
透射电镜图(图5)显示合成的碳量子点尺寸均一,分散性好,大约为3.1nm。红外谱图(图6)显示碳量子点有明显的N-H(3354cm-1),C-H(2944cm-1and 2828cm-1),C=O(1601cm-1),C-N(1115cm-1)伸缩振动峰。同时X射线光电子能谱图(图7)表明合成的量子点纯净,与红外谱图更好的对应,便于后期的修饰及应用。
表1实施例1~7的pH值
实施例8~11
一种以聚乙烯亚胺为碳源合成碳量子点的方法,所述方法包括如下步骤:
(1)将2ml浓度为0.1g/ml的聚乙烯亚胺溶液加入反应釜中,继续向反应釜中加入8ml超纯水;
(2)步骤(1)所得产品混匀,用5M稀硫酸调节pH至4;
(3)将步骤(2)所得产品放入烘箱,不同温度下反应6h,得到荧光碳量子点,所述实例8~11不同的反应温度见表2。
表2实施例8~11不同的反应温度
实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | |
温度℃ | 120 | 150 | 180 | 200 |
实施例12~15
一种以聚乙烯亚胺为碳源合成碳量子点的方法,所述方法包括如下步骤:
(1)将2ml浓度为0.1g/ml的聚乙烯亚胺溶液加入反应釜中,继续向反应釜中加入8ml超纯水;
(2)步骤(1)所得产品混匀,用5M稀硫酸调节pH至4;
(3)将步骤(2)所得产品放入烘箱,180℃下反应不同时间,得到荧光碳量子点,所述实施例11~15的不同反应时间见表3。
表3实施例12~15的不同反应时间
实施例12 | 实施例13 | 实施例14 | 实施例15 | |
时间h | 4 | 6 | 8 | 10 |
对比例
聚乙二醇(PEG)直接合成碳量子点的方法:
(1)配制0.2~0.4g/ml聚乙二醇溶液,将10ml聚乙二醇溶液加入至反应釜中;(2)将反应釜放至烘箱110~130℃,反应70~75h。
由图8可以得出PEG合成的碳量子点可发出蓝色荧光,红外谱图显示合成后的碳点表面有被氧化的羧基。与聚乙烯亚胺(PEI)直接合成的碳量子的过程及结果比较:(1)PEI合成量子点时间较短,PEG的合成时间需要72小时;(2)PEI的合成过程中可通过无机酸调节pH增强荧光;(3)PEI合成的碳量子点含有多种氨基,便于后期的酰胺化及各种修饰。
Claims (1)
1.一种以聚乙烯亚胺为碳源合成碳量子点的方法,其特征在于,步骤如下:(1)将2ml浓度为0.1g/ml的聚乙烯亚胺溶液加入反应釜中,继续向反应釜中加入8ml超纯水;(2)步骤(1)所得产品混匀,用5M稀硫酸调节pH值为4;(3)将步骤(2)所得产品放入烘箱,温度180℃反应6h,得到发出明亮蓝色荧光的碳量子点。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710145434.4A CN106829922B (zh) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | 一种以聚乙烯亚胺为碳源合成碳量子点的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710145434.4A CN106829922B (zh) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | 一种以聚乙烯亚胺为碳源合成碳量子点的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106829922A CN106829922A (zh) | 2017-06-13 |
CN106829922B true CN106829922B (zh) | 2019-06-07 |
Family
ID=59143437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710145434.4A Expired - Fee Related CN106829922B (zh) | 2017-03-13 | 2017-03-13 | 一种以聚乙烯亚胺为碳源合成碳量子点的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106829922B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109423282A (zh) * | 2017-09-05 | 2019-03-05 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种氮掺杂水溶性荧光碳量子点的合成方法及应用 |
CN108359452B (zh) * | 2018-01-24 | 2020-09-25 | 天津师范大学 | 一种水溶性类石墨烯量子点及其制备方法与应用 |
CN108375611B (zh) * | 2018-03-04 | 2019-12-03 | 同济大学 | 一种检测有机磷农药的酰胺化碳点生物传感器 |
CN109494346B (zh) * | 2018-10-25 | 2021-09-24 | 电子科技大学 | 一种碳量子点修饰锂硫电池正极材料的制备方法 |
CN109796973B (zh) * | 2019-02-21 | 2020-11-03 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 固态发光碳纳米点及制备方法和应用 |
CN111317706A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-06-23 | 云南伦扬科技有限公司 | 一种保湿保润杀菌湿纸巾及其制备方法 |
CN115895645B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-12-05 | 北京服装学院 | 以聚酯为前驱体的碳点制备及应用 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102616774A (zh) * | 2012-04-12 | 2012-08-01 | 复旦大学 | 一种制备石墨烯量子点的方法 |
CN103359707A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-10-23 | 西南大学 | 一种低温一步法合成高量子产率且具有上转换荧光的碳点的方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105567231A (zh) * | 2016-03-09 | 2016-05-11 | 河南师范大学 | 微波加热合成硫氮共掺杂荧光碳点的方法 |
-
2017
- 2017-03-13 CN CN201710145434.4A patent/CN106829922B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102616774A (zh) * | 2012-04-12 | 2012-08-01 | 复旦大学 | 一种制备石墨烯量子点的方法 |
CN103359707A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-10-23 | 西南大学 | 一种低温一步法合成高量子产率且具有上转换荧光的碳点的方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Carbon quantum dots prepared with polyethyleneimine as both reducing agent and stabilizer for synthesis of Ag/CQDs composite for Hg2+ ions detection;Ting Liu, et al.;《Journal of Hazardous Materials》;20161017;第322卷;第430-436页 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106829922A (zh) | 2017-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106829922B (zh) | 一种以聚乙烯亚胺为碳源合成碳量子点的方法 | |
CN110877904B (zh) | 一种高量子产率的碳量子点的制备方法 | |
Li et al. | Organic amine-grafted carbon quantum dots with tailored surface and enhanced photoluminescence properties | |
Ma et al. | Highly efficient synthesis of N-doped carbon dots with excellent stability through pyrolysis method | |
Shi et al. | Fluorescent carbon dots for bioimaging and biosensing applications | |
CN106381143B (zh) | 批量绿色合成氮、磷掺杂荧光碳点的方法 | |
CN107353898B (zh) | 一种硼氮掺杂的绿色荧光的碳点制备方法及应用 | |
CN106141200B (zh) | 一种碳点/金复合纳米粒子的制备方法及用途 | |
CN108300464B (zh) | 一种可抗菌的n掺杂碳量子点的制备方法及其产品、应用 | |
US20140356272A1 (en) | Volume production method for uniformly sized silica nanoparticles | |
CN104048957B (zh) | 基于石墨烯量子点的类过氧化物酶催化特性的葡萄糖检测方法 | |
CN108753283B (zh) | 一种安全简单制备双掺杂氮和磷碳量子点的方法 | |
CN103361047A (zh) | 基于天然糖类材料的功能性碳荧光纳米颗粒及其制备和应用 | |
CN107879335B (zh) | 一种氮掺杂石墨烯量子点材料的制备方法 | |
CN102816567A (zh) | 一种高收率碳量子点的制备方法 | |
KR20190042668A (ko) | 리간드가 결합된 금 나노클러스터를 함유하는 용액의 제조 방법 | |
CN108251108A (zh) | 一种铁离子掺杂碳量子点的制备及得到的碳量子点与应用 | |
WO2020024766A1 (zh) | 一种杂原子掺杂的聚合物纳米微球/炭纳米微球及其制备方法 | |
CN101905328B (zh) | 一种水溶性Au10纳米团簇分子的制备方法 | |
CN110467916B (zh) | 氮掺杂的碳量子点绿色荧光材料及其制备方法 | |
CN107572505A (zh) | 一种银掺杂石墨烯量子点的制备方法 | |
Sharma et al. | Influence of chemical and bio-surfactants on physiochemical properties in mesoporous silica nanoparticles synthesis | |
CN113201332A (zh) | 一种绿色荧光碳量子点水凝胶的制备方法 | |
CN109181689A (zh) | 一种光色可调疏水性氮掺杂荧光碳点的制备方法 | |
CN111218272B (zh) | 一种基于硫-胺溶液的荧光硫量子点的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190607 |