CN107651665A - 一种以薄荷叶制备水溶性荧光碳量子点的方法 - Google Patents

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白梦莎
方长青
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Abstract

本发明公开了一种以薄荷叶制备水溶性荧光碳量子点的方法，将新鲜薄荷叶加入去离子水中，在反应釜中进行水热反应，取产物上层清液，即得到水溶性荧光碳量子点。本发明以新鲜薄荷叶为碳源，其价格低廉且有较高的碳产率；水热反应过程中，在密闭高温反应釜中，薄荷叶通过其在水相中的升温热解来形成稳定、尺寸均匀的碳纳米颗粒，所得到的碳纳米颗粒尺寸较小，约为3nm，荧光性能良好、光学性能稳定，且采用本发明方法所制备的碳量子点产率高。另外，本发明工艺简单，操作方便、成本低、速度快。

Description

一种以薄荷叶制备水溶性荧光碳量子点的方法
技术领域
本发明属于化学及纳米材料技术领域，涉及一种以薄荷叶制备水溶性荧光碳量子点的方法。
背景技术
碳量子点又称碳点或者碳纳米点，是一类尺寸在10纳米以下的新型碳纳米材料，是一种类球形的碳颗粒。相较于金属量子点材料，碳量子点几乎是无毒的，对环境危害很小。碳量子点最突出的一个特点就是具有光致发光特性，特别具有良好水溶性的碳量子点在光照下会发出荧光。碳量子点的化学稳定性高，抗光漂白，具有生物低毒性和良好的生物兼容性，可用于生物标记，生物成像，光催化及纳米传感器、免疫测定、光电子器件、离子检测等领域。
目前，碳量子点目前的制备方法主要分为两大类:自上而下和自下而上的合成方法。自上而下的合成法主要是将碳前驱体(比如石墨、碳纳米管等)通过电弧放电、电化学氧化法、激光灼烧等剥离生成碳量子点。由于这些含碳前体很难被完全剥离和切割，所以这种制备方法产率较低。自下而上的合成法是碳化一些小分子的含碳前驱体(如柠檬酸、葡萄糖、丙三醇等)来合成碳量子点，如微波法、水热法、模版合成法等。水热法是最常用的方法之一，在水相中升温热解含碳小分子来制备碳量子点，通过水热温度和处理时间来控制含碳前体的分解程度，这种环境友好的方法对含碳前驱体的要求比较低，易于大量制备，过程简单、成本低。但大多碳前驱体在使用水热法制备碳量子点时，反应温度较高，时间较长且碳前驱体不易得到，成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种以薄荷叶制备水溶性荧光碳量子点的方法，解决了现有技术中制备碳量子点反应温度较高，耗时长且碳源成本高使碳量子点应用受到限制的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种以薄荷叶制备水溶性荧光碳量子点的方法，将新鲜薄荷叶加入去离子水中，在反应釜中进行水热反应，取产物上层清液，即得到水溶性荧光碳量子点。
本发明的特点还在于：
新鲜薄荷叶与去离子水的质量比为1～2：50。
水热反应温度为120℃～180℃，时间为3～8h。
本发明的有益效果是，本发明是一种以薄荷叶制备水溶性荧光碳量子点的方法，以新鲜薄荷叶为碳源。薄荷叶是一种普通的草本植物，其主要成分为薄荷酮(C10H18O)和薄荷醇(C10H20O)，来源广泛、性能优异、价格低廉并有较高的碳产率；在反应过程中，薄荷叶在去离子水环境中进行反应，形成稳定、尺寸均匀的碳纳米颗粒，并且反应温度所需较低，反应耗时短。此外，本发明采用一步水热法，不但操作简便、成本低、速度快，而且所制备的碳量子点产率高，碳纳米颗粒尺寸较小，约为3nm，荧光性能良好且光学性能稳定。
附图说明
图1是实施例1制备的水溶性荧光碳量子点的紫外吸收光谱图；
图2是实施例1制备的水溶性荧光碳量子点的荧光光谱图；
图3是实施例1制备的水溶性荧光碳量子点的透射电镜图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明是一种以薄荷叶制备水溶性荧光碳量子点的方法，按照新鲜薄荷叶与去离子水的质量比为1～2：50，将薄荷叶和去离子水加入反应釜中，在120℃～180℃下进行水热反应3～8h，取产物上层清液，得到水溶性荧光碳量子点。
实施例1
称取薄荷叶2g加入到100g去离子水中，然后将其装入反应釜中，在180℃的温度下反应3h，反应结束后，取产物上层清液，得到水溶性荧光碳量子点。
将制备的水溶性荧光碳量子点进行紫外吸收光谱、荧光光谱和透射电子显微镜等测试，其紫外吸收光谱如图1所示，在260～380nm处有两个明显的吸收峰，证明了水溶性荧光碳量子点的成功合成。图2是水溶性荧光碳量子点的荧光光谱图，当其激发光谱为360nm时，在440nm有荧光光谱吸收峰，这进一步的证明了水溶性荧光碳量子点的形成。图3是合成水溶性荧光碳量子点的透射电镜图，该图反映了合成的水溶性荧光碳量子点的形貌，其粒径大约是3nm，分布较为均匀。
实施例2
称取薄荷叶3g加入到100g去离子水中，然后将其装入反应釜中，在150℃的温度下反应6h，反应结束后，取产物上层清液，得到水溶性荧光碳量子点。
制备的碳量子点的紫外吸收光谱的结果比实施例1的峰稍低；荧光强度在440nm处都比实施例1的荧光强度低，但相对于以葡萄糖为碳前体使用水热法制备的碳量子点的荧光强度高；透射电镜图中，其粒子尺寸稍大于实施例1，且粒径分布较为均匀。
实施例3
称取薄荷叶4g加入到100g去离子水中，然后将其装入反应釜中，在120℃的温度下反应8h，反应结束后，取产物上层清液，得到水溶性荧光碳量子点。
制备的碳量子点的紫外吸收光谱的结果比实施例1、实施例2的峰低；其荧光光谱吸收峰强度比实施例1、实施例2的荧光强度低，但依然比以葡萄糖为碳前体使用水热法制备的碳量子点的荧光强度高；透射电镜图中，碳量子点的粒子分布较为均匀，粒径较小。
实施例4
称取薄荷叶2.5g加入到100g去离子水中，然后将其装入反应釜中，在160℃的温度下反应4h，反应结束后，取产物上层清液，得到水溶性荧光碳量子点。
实施例5
称取薄荷叶3.5g加入到100g去离子水中，然后将其装入反应釜中，在140℃的温度下反应7h，反应结束后，取产物上层清液，得到水溶性荧光碳量子点。

Claims (3)

1.一种以薄荷叶制备水溶性荧光碳量子点的方法，其特征在于，将新鲜薄荷叶加入去离子水中，在反应釜中进行水热反应，取产物上层清液，即得到水溶性荧光碳量子点。
2.根据权利要求1所述的一种以薄荷叶制备水溶性荧光碳量子点的方法，其特征在于，所述新鲜薄荷叶与去离子水的质量比为1～2：50。
3.根据权利要求1所述的一种以薄荷叶制备水溶性荧光碳量子点的方法，其特征在于，所述水热反应温度为120℃～180℃，时间为3～8h。
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