CN107473207B - 一种石墨烯量子点的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种石墨烯量子点的制备方法，包括：S1)将废弃有机染料在保护气氛中高温煅烧，得到碳产物；S2)将所述碳产物在溶剂中超声破碎后，进行溶剂热反应，得到石墨烯量子点。与现有技术相比，本发明以废弃有机染料作为原料，将其在高温下碳化，然后经过简单超声及溶剂热反应制备石墨烯量子点，可通过选择不同的溶剂和添加高分子表面活性剂作为修饰剂，得到不同荧光强度的石墨烯量子点，制备方法简单易控，避免了环境污染。

Description

一种石墨烯量子点的制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯量子点的制备方法。
背景技术
作为新的碳基材料，石墨烯量子点(GQDs)由于其小的纳米尺寸，具有量子限域效应、边缘效应，从而出现的很多独特的性能。这使得量子点有望在生物成像、生物传感、药物载体、发光二极管以及太阳能电池等领域都有潜在的应用。
目前，已有很多研究致力于制备合成出性能优良、产量高的石墨烯量子点，主要的合成方法可以分为自下而上和自上而下这两种。其中自上而下的方法主要指的是通过切割不同碳源来制备小尺寸的石墨烯量子点(GQDs)；而自下而上的方法包括碳水化合物的碳化，多环芳烃的自组装，小分子有机合成等，通过分子路线制备出石墨烯量子点。
有机废弃染料是一种有毒的且在水中难降解的污染物，因此本发明提供了一种利用废弃染料制备石墨烯量子点的制备方法。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于，提供一种石墨烯量子点的制备方法，该制备方法以废弃染料为原料。
本发明提供了一种石墨烯量子点的制备方法，包括：
S1)将废弃有机染料在保护气氛中高温煅烧，得到碳产物；
S2)将所述碳产物在溶剂中超声破碎后，进行溶剂热反应，得到石墨烯量子点。
优选的，所述废弃有机染料为废弃橙黄类染料。
优选的，所述高温煅烧的温度为600℃～1000℃；升温速率为2℃/min～5℃/min；所述高温煅烧的时间为1～2h。
优选的，所述溶剂选自水、乙醇与N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。
优选的，所述超声破碎的功率为100～400W；所述超声破碎的时间为40min～1h。
优选的，当所述溶剂为水时，溶剂热反应中还加入高分子表面活性剂
优选的，所述高分子类表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙二醇。
优选的，所述高分子类表面活性剂与碳产物的质量比为(0.2～1)：1。
优选的，所述溶剂热反应的温度为150℃～200℃；所述溶剂热反应的时间为6～8h。
优选的，所述溶剂热反应后进行过滤，得到石墨烯量子点；所述过滤所用滤膜为0.2～0.3μm微孔滤膜
本发明提供了一种石墨烯量子点的制备方法，包括：S1)将废弃有机染料在保护气氛中高温煅烧，得到碳产物；S2)将所述碳产物在溶剂中超声破碎后，进行溶剂热反应，得到石墨烯量子点。与现有技术相比，本发明以废弃有机染料作为原料，将其在高温下碳化，然后经过简单超声及溶剂热反应制备石墨烯量子点，可通过选择不同的溶剂和添加高分子表面活性剂作为修饰剂，得到不同荧光强度的石墨烯量子点，制备方法简单易控，避免了环境污染。
附图说明
图1为本发明实施例1中得到的碳产物的扫描电子显微镜照片；
图2为本发明实施例1中得到的碳产物的X射线衍射图；
图3为本发明实施例1中得到的石墨烯量子点在365nm紫外光激发下的荧光光谱图；
图4为本发明实施例2中得到的石墨烯量子点在365nm紫外光激发下的荧光光谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种石墨烯量子点的制备方法，包括：S1)将废弃有机染料在保护气氛中高温煅烧，得到碳产物；S2)将所述碳产物在溶剂中超声破碎后，进行溶剂热反应，得到石墨烯量子点。
其中，所述废弃有机染料为本领域技术人员熟知的工业废弃有机染料即可，并无特殊的限制，本发明中优选为含碳量为40％～60％的废弃有机染料，更优选为废弃橙黄类染料，再优选为废弃染料橙黄II或废弃染料橙黄G。
将废弃有机染料在保护气氛中高温煅烧；所述保护气氛为本领域技术人员熟知的保护气氛即可，并无特殊的限制，本发明中优选为氩气；所述高温煅烧的温度优选为600℃～1000℃，更优选为700℃～900℃，再优选为800℃；升温速率优选为2℃/min～5℃/min；所述高温煅烧的时间优选为1～2h；所述高温煅烧优选在管式炉中进行。
高温煅烧后优选分别用水与醇溶剂清洗，干燥后，得到碳产物；所述醇溶剂为本领域技术人员熟知的醇溶剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为乙醇；所述清洗的次数优选为2～6次，更优选为3～5次；所述干燥的温度优选为60℃～70℃；所述干燥的时间优选为2～8h，更优选为4～6h，再优选为5h。
将所述碳产物在溶剂中超声破碎；所述溶剂为本领域技术人员熟知的溶剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为水、乙醇与N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种；有机溶剂中不同的官能团对于石墨烯量子点也有一定的修饰作用。所述超声破碎优选采用超声波细胞粉碎机进行；所述超声破碎的功率优选为100～400W，更优选为200～300W；所述超声破碎的时间优选为40min～1h；超声破碎可使大尺寸的碳产物变成小尺寸的量子点。
超声破碎后，进行溶剂热反应；所述溶剂热反应优选在反应釜中进行；所述反应釜为本领域技术人员熟知的反应釜即可，并无特殊的限制，本发明中优选为以聚四氟乙烯为内衬的反应釜；所述溶剂热反应的温度优选为150℃～200℃，更优选为150℃～180℃，再优选为160℃～180℃；所述溶剂热反应的时间优选为6～8h；当所述溶剂为水时，在溶剂热反应时优选还加入高分子表面活性剂，用以修饰石墨烯量子点，增强其荧光强度；所述高分子表面活性剂为本领域技术人员熟知的高分子表面活性剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和/或聚乙二醇(PEG)；所述高分子类表面活性剂与碳产物的质量比优选为(0.2～1)：1，更优选为(0.5～1)：1，再优选为(0.8～1)：1。
溶剂热反应结束后，优选过滤，所得滤液为分散在不同溶剂中的石墨烯量子点；所述过滤的方法为本领域技术人员熟知的方法即可，并无特殊的限制，本发明中优选为抽滤；所述抽滤优选使用砂芯漏斗；所述过滤所用滤膜优选为0.2～0.3μm微孔滤膜，更优选为0.22～0.26μm微孔滤膜。
本发明以废弃有机染料作为原料，将其在高温下碳化，然后经过简单超声及溶剂热反应制备石墨烯量子点，可通过选择不同的溶剂和添加高分子表面活性剂作为修饰剂，得到不同荧光强度的石墨烯量子点，制备方法简单易控，避免了环境污染。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种石墨烯量子点的制备方法进行详细描述。
以下实施例中所用的试剂均为市售；实施例中超声破碎使用超声波细胞粉碎机(宁波新芝生物科技股份有限公司，SCIENTZⅡD)。
实施例1
1.1将0.5g有机染料污染物橙黄II放在石英舟里置于管式炉(贝意克)中，在氩气气氛中，800℃下高温煅烧1小时，升温速率为2℃/min；然后取出分别用乙醇和水清洗3-5次；然后60℃下干燥5小时，得到碳产物。
1.2取0.5g上述碳产物，分别加入50ml水，乙醇，N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂，然后超声破碎(200W)1小时，得到悬浮液A～C；
1.3将上述超声破碎后的悬浮液A～C分别转移至100ml以聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，放入烘箱中160℃水热处理8小时。
1.4冷却至室温后，取出反应釜，将溶液抽滤(砂芯漏斗，0.22μm微孔滤膜)，得到三种不同荧光强度的石墨烯量子点。
利用扫描电子显微镜对1.1中得到的碳产物进行分析，得到其扫描电子显微镜照片，如图1所示，其放大倍数为100倍。
利用X射线衍射对1.1中得到的碳产物进行分析，得到其X射线衍射图，如图2所示。
图3为实施例1中得到的石墨烯量子点在365nm紫外光激发下的荧光光谱图(PL)。
实施例2
2.1将0.5g有机染料污染物橙黄II放在石英舟里置于管式炉(贝意克)中，在氩气气氛中，800℃下高温煅烧1小时，升温速率为2℃/min；然后取出分别用乙醇和水清洗3-5次；然后60℃下干燥5小时，得到碳产物。
2.2取0.5g上述碳产物，分别加入50ml水为溶剂，然后超声破碎(200W)1小时，得到悬浮液A与B；
2.3将上述超声破碎后的悬浮液A与B分别转移至100ml以聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，并在悬浮液B中加入0.5g聚乙烯吡咯烷酮，放入烘箱中160℃水热处理8小时。
2.4冷却至室温后，取出反应釜，将溶液抽滤(砂芯漏斗，0.22μm微孔滤膜)，得到两种不同荧光强度的石墨烯量子点。
图4为实施例2中得到的石墨烯量子点在365nm紫外光激发下的荧光光谱图(PL)。

Claims (3)

1.一种石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，包括：
S1)将废弃有机染料在保护气氛中高温煅烧，得到碳产物；所述废弃有机染料为废弃橙黄类染料；所述高温煅烧的温度为700℃～900℃；升温速率为2℃/min～5℃/min；所述高温煅烧的时间为1～2h；
S2)将所述碳产物在溶剂中超声破碎后，进行溶剂热反应，得到石墨烯量子点；所述溶剂选自水、乙醇与N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种；当所述溶剂为水时，溶剂热反应中还加入高分子表面活性剂；所述高分子类表面活性剂与碳产物的质量比为(0.2～1)：1；所述超声破碎的功率为100～400W；所述超声破碎的时间为40min～1h；
所述溶剂热反应后进行过滤，得到石墨烯量子点；所述过滤所用滤膜为0.2～0.3μm微孔滤膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高分子类表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙二醇。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应的温度为150℃～200℃；所述溶剂热反应的时间为6～8h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109796974B (zh) * 2019-03-06 2022-04-05 泉州师范学院 一种荧光性能可调的石墨烯量子点的制备方法
CN113088284B (zh) * 2021-03-15 2022-07-15 三峡大学 有机染料制备荧光石墨烯量子点的方法及应用
CN113072934B (zh) * 2021-03-15 2022-08-05 三峡大学 活性红2制备蓝色荧光石墨烯量子点的方法及应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN104458729A (zh) * 2014-12-09 2015-03-25 江南大学 一种荧光石墨烯量子点抑制过氧化物酶活性的方法
CN105586036A (zh) * 2016-01-25 2016-05-18 大连理工大学 一种氮掺杂荧光碳点的制备方法
CN106006581A (zh) * 2016-05-20 2016-10-12 太原理工大学 一种溶剂热制备荧光氮化碳量子点的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105271200B (zh) * 2015-11-06 2017-11-28 昆明物理研究所 氟掺杂石墨烯量子点及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN104458729A (zh) * 2014-12-09 2015-03-25 江南大学 一种荧光石墨烯量子点抑制过氧化物酶活性的方法
CN105586036A (zh) * 2016-01-25 2016-05-18 大连理工大学 一种氮掺杂荧光碳点的制备方法
CN106006581A (zh) * 2016-05-20 2016-10-12 太原理工大学 一种溶剂热制备荧光氮化碳量子点的方法

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