CN106978169A - 一种高荧光量子产率n,s掺杂碳点的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高荧光量子产率N,S掺杂碳点的制备方法，属于荧光纳米材料领域。该制备方法具体步骤为：室温下，将质量比为1：1～4的间苯二胺与巯基丁二酸溶于超纯水中，搅拌均匀后得到混合溶液；将混合溶液放置于高压反应釜内，在120～180℃条件下反应2‑12h，反应后自然冷却至室温，样品采用0.5‑10K的透析袋透析12‑36h,冷冻干燥后固体为高荧光量子产率N,S掺杂碳点。本发明得到的碳点荧光强度高、稳定性较强，量子产率高达66.84％。
Description
技术领域
本发明涉及一种高荧光量子产率N,S掺杂碳点的制备，属于荧光纳米材料领域。
背景技术
作为一种新型的荧光纳米材料，碳点近年来吸引了太多的关注。相比传统的半导体量子点和有机荧光染料，碳点拥有许多优势包括合成和功能化简单、高耐光性、低毒性、对环境危害小、成本低等，从而证明其在遥感、生物医药、催化、光电设备等领域潜在的应用。虽然很多碳点被合成出来，但是其中大部分是蓝色的荧光。从而限制了碳点在细胞成像领域的进一步应用。
目前碳点的合成方法主要有两种：自上而下和自下而上；前者包括打碎大一点的碳结构，包括纳米金刚石、石墨、碳纳米管、活性炭、炭黑等，使用的方法像电弧放电方法、激光烧蚀和电化学氧化。后者主要是由小分子作碳源，例如：柠檬酸、碳水化合物、聚合物等。具体的方法有水热法、微波协助等。两种方法相比较，自下而上合成法特别是水热法对设备的要求较低，方法简单，逐渐成为合成碳点的主要方法。
为了得到具有高荧光量子产率和较长发射波长的碳点，杂原子掺杂被证明是一种有效地手段，掺杂杂原子可以引入更多的活性位点，改变碳点的发光性质；显然，含有N,S杂原子的小分子为碳源，采用水热法合成N,S掺杂的荧光碳点是一种合理的方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高荧光量子产率N,S掺杂碳点的制备方法，该制备方法以间苯二胺和巯基丁二酸为碳源，利用水热法合成出高荧光量子产率N,S掺杂的碳点，量子产率高达66.84％。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种高荧光量子产率N,S掺杂碳点的制备方法，该制备方法以间苯二胺和巯基丁二酸为碳源，采用水热法合成高荧光量子产率N,S掺杂的碳点，具体步骤为：
室温下，将质量比为1：1～4的间苯二胺与巯基丁二酸溶于超纯水中，搅拌均匀后得到混合溶液。将混合溶液放置于高压反应釜内，在120～180℃条件下反应2-12h，反应后自然冷却至室温，样品采用0.5-10K的透析袋透析12-36h,冷冻干燥后固体为高荧光量子产率N,S掺杂碳点。所述的高荧光量子产率N,S掺杂碳点量子产率高达66.84％。
本发明采用间苯二胺和巯基丁二酸结合作为碳源，间苯二胺含有稳定的共轭结构，并且能提供活泼的氨基参与到聚合成核的过程，巯基丁二酸含有丰富的活性官能团，特别是含有活泼的巯基，是合成S掺杂碳点的良好的硫元素来源，将两者作为合成碳点的前驱体，有利于N,S掺杂碳点的合成。
本发明有益效果为：本发明得到的碳点荧光强度高、稳定性较强，量子产率高达66.84％。
附图说明
图1为实施例1所得碳点的紫外-可见吸收谱图
图2为实施例1所得碳点荧光发射谱图；
图3为实施例1所得碳点的红外光谱图；
图4为实施例1所得碳点的透射电子显微镜成像；
图5为实施例1所得碳点的透射电子显微镜成像得到的粒子的粒径统计分布图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
下述实施例中，如无特殊说明，所使用的实验方法均为常规方法，所用试剂等均可从化学或生物试剂公司购买。
实施例1
将0.1g间苯二胺和0.2g巯基丁二酸溶于10mL超纯水，超声10min，将溶液置于50mL聚四氟乙烯反应釜中，120℃反应12h，冷却至室温，反应后液体用3K透析袋透析24h，冷冻干燥后得到碳点。
图1为实施例1所得碳点水溶液的紫外-可见吸收谱图，可以看到碳点水溶液在292nm处有一个很强的吸收峰。图2为实施例1所得碳点水溶液的荧光发射波谱图，由图可以看到所得碳点的荧光发射波长具有激发波长依赖的性质，最大激发波长为420nm。图3为实施例1所得碳点的红外吸收图，从中可以看出碳点的表面有丰富的基团，在波数2600处有很强的巯基的吸收峰。图4为实施例1所得碳点的透射电子显微镜图，由图可以看出碳点为球形或类球形，并且具有良好的分散性。图5为实施例1所得碳点的粒径分布图，可以看到所得碳点的尺寸分布在1.4-3.4nm之间，平均尺寸为2.44nm。
实施例2
将0.1g间苯二胺和0.2g巯基丁二酸溶于10mL超纯水，超声10min，将溶液置于50mL聚四氟乙烯反应釜中，140℃反应10h，冷却至室温，反应后液体用3K透析袋透析24h，冷冻干燥后得到碳点。
实施例3
将0.1g间苯二胺和0.2g巯基丁二酸溶于10mL超纯水，超声10min，将溶液置于50mL聚四氟乙烯反应釜中，160℃反应8h，冷却至室温，反应后液体用0.5K透析袋透析36h，冷冻干燥后得到碳点。
实施例4
将0.1g间苯二胺和0.2g巯基丁二酸溶于10mL超纯水，超声10min，将溶液置于50mL聚四氟乙烯反应釜中，180℃反应2h，冷却至室温，反应后液体用0.5K透析袋透析36h，冷冻干燥后得到碳点。
实施例5
将0.1g间苯二胺和0.2g巯基丁二酸溶于10mL超纯水，超声10min，将溶液置于50mL聚四氟乙烯反应釜中，180℃反应4h，冷却至室温，反应后液体用3K透析袋透析24h，冷冻干燥后得到碳点。
实施例6
将0.1g间苯二胺和0.4g巯基丁二酸溶于10mL超纯水，超声10min，将溶液置于50mL聚四氟乙烯反应釜中，180℃反应4h，冷却至室温，反应后液体用3K透析袋透析24h，冷冻干燥后得到碳点。
Claims (3)
1.一种高荧光量子产率N,S掺杂碳点的制备方法，其特征在于，该制备方法以间苯二胺和巯基丁二酸为碳源，采用水热法合成高荧光量子产率N,S掺杂的碳点，具体步骤为：
室温下，将质量比为1：1～4的间苯二胺与巯基丁二酸溶于溶剂中，搅拌均匀后得到混合溶液；将混合溶液放置于高压反应釜内，在120～180℃条件下反应2-12h，反应后自然冷却至室温，样品用透析袋透析12-36h,冷冻干燥后固体为高荧光量子产率N,S掺杂碳点；所述的高荧光量子产率N,S掺杂碳点量子产率能够达到66.84％。
2.根据权利要求1所述的一种高荧光量子产率N,S掺杂碳点的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为超纯水。
3.根据权利要求1或2所述的一种高荧光量子产率N,S掺杂碳点的制备方法，其特征在于，所述的透析袋尺寸为0.5-10K。
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