CN108101010B - 石墨相氮化碳量子点的制备方法 - Google Patents

石墨相氮化碳量子点的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108101010B
CN108101010B CN201711347870.6A CN201711347870A CN108101010B CN 108101010 B CN108101010 B CN 108101010B CN 201711347870 A CN201711347870 A CN 201711347870A CN 108101010 B CN108101010 B CN 108101010B
Authority
CN
China
Prior art keywords
quantum dots
preparation
carbon nitride
phase carbon
graphite phase
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.)
Active
Application number
CN201711347870.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108101010A (zh
Inventor
陈欢
樊斌
曹世海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Science and Technology filed Critical Nanjing University of Science and Technology
Priority to CN201711347870.6A priority Critical patent/CN108101010B/zh
Publication of CN108101010A publication Critical patent/CN108101010A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108101010B publication Critical patent/CN108101010B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
    • C01B21/0605—Binary compounds of nitrogen with carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • 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
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种石墨相氮化碳量子点的制备方法。所述方法先将尿素通过热聚合的方法得到g‑C3N4，再将g‑C3N4加入乙二醇中，140～200℃下加热，得到g‑C3N4纳米片，最后将g‑C3N4纳米片分散在水中，超声处理，离心得到g‑C3N4量子点。本发明方法通过改变g‑C3N4的表面能，再得到g‑C3N4量子点，简化了后续量子点的提纯与分离，操作简单，具有良好的应用前景。

Description

石墨相氮化碳量子点的制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种g-C3N4量子点的制备方法。
背景技术
量子点(Quantum dot,简称QD)是一种半径小于或者接近玻尔激子半径的半导体纳米晶粒。量子点具有良好的光稳定性，宽的激发谱和窄的发射谱，荧光寿命长等特点，近几年来已引起人们的关注。
g-C3N4量子点是一种以g-C3N4为主体的新型荧光纳米材料，具有良好的稳定性，激发范围宽，荧光量子产率高，生物相容性好且毒性低和优良的电子受体和供体等优点，更易于实现表面功能化，被认为是一种很好的理想材料，已广泛应用于分析化学，微生物学检测，检测重金属离子等方面。
目前，g-C3N4量子点主要制备方法有超声法，微波合成法，水热法等。例如Xu等人用柠檬酸钠和尿素作为前驱体，在高压釜中180℃加热1h制备的g-C3N4量子点，成功地用于各种食品样品中GSH的测定(J.Agric.Food Chem.2015,63,1747-1755)。Wang等人直接用制备的体相F-C3N4在乙二醇中用超声波破碎仪破碎再超声得到F-C3N4量子点(Carbon 109(2016)141-148)，但此方法是在粘稠的乙二醇中制备，不利于F-C3N4量子点后续的提纯与分离；且它在水中不能直接制备量子点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨相氮化碳量子点的制备方法。
本发明的技术解决方案如下：
石墨相氮化碳量子点的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，将尿素通过热聚合的方法得到g-C3N4；
步骤2，将步骤1得到的g-C3N4加入乙二醇中，140～200℃下加热，得到g-C3N4纳米片；
步骤3，将g-C3N4纳米片分散在水中，超声处理，离心得到g-C3N4量子点。
优选地，步骤1中，热聚合的焙烧温度为450～550℃。
优选地，步骤2中，所述的加热时间为2～6h。
优选地，步骤3中，所述的超声功率为350～550W，超声时间为6～48h。
本发明可以在水中直接超声得到g-C3N4量子点。g-C3N4与乙二醇加热处理，利用乙二醇在高温下会脱水缩合，生成醛基的特性，与表面存在的氨基反应，在g-C3N4上嫁接甲基，此外，反应过程中生成的水蒸汽会使g-C3N4产生多孔的结构，从而改变g-C3N4的表面能，使其接近水的表面能，进而可以在水中超声得到g-C3N4量子点。这与传统制备g-C3N4量子点的不同之处就是先改变了g-C3N4的表面能，再得到g-C3N4量子点，该方法简化了后续量子点的提纯与分离，并且操作简单。
综上，本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)通过改变g-C3N4的表面能，可以在水中直接超声得到g-C3N4量子点；(2)有效提高g-C3N4量子点的分离与提纯效率。
附图说明
图1为g-C3N4，g-C3N4薄片和g-C3N4量子点的红外图。
图2为g-C3N4量子点的TEM图。
图3为g-C3N4量子点的尺寸大小图。
图4为g-C3N4碎片的TEM图。
图5为g-C3N4量子点对不同金属离子的检测图。
图6为g-C3N4量子点对金属Ag+离子不同浓度的检测图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详述。
实施例1：g-C3N4量子点的制备
(1)将尿素放入坩埚中，在马弗炉中550℃下焙烧2h，升温速率为5℃min-1，冷却研磨即得g-C3N4；
(2)将g-C3N4分散在乙二醇中并搅拌，在160℃加热2h；
(3)离心收集，60℃烘箱中干燥得到超薄g-C3N4纳米片；
(4)将g-C3N4纳米片分散在水中，然后超声处理10h，离心除去大尺寸的g-C3N4颗粒，得到g-C3N4量子点。
图1是g-C3N4，g-C3N4薄片和g-C3N4量子点的红外图，说明g-C3N4量子点的基本结构没被破坏。
图2和图3可以看出g-C3N4量子点大小在1-4nm之间。
实施例2：g-C3N4量子点的制备
(1)将尿素放入坩埚中，在马弗炉中550℃下焙烧2h，升温速率为5℃min-1，冷却研磨即得g-C3N4；
(2)将g-C3N4分散在乙二醇中并搅拌，在140℃加热6h；
(3)离心收集，60℃烘箱中干燥得到超薄g-C3N4纳米片；
(4)将g-C3N4纳米片分散在水中，然后超声处理6h，离心除去大尺寸的g-C3N4颗粒，得到g-C3N4量子点。
本实施例制备的g-C3N4量子点与实施例1的形貌结构基本相同。
实施例3：g-C3N4量子点的制备
(1)将尿素放入坩埚中，在马弗炉中550℃下焙烧2h，升温速率为5℃min-1，冷却研磨即得g-C3N4；
(2)将g-C3N4分散在乙二醇中并搅拌，在200℃加热2h；
(3)离心收集，60℃烘箱中干燥得到超薄g-C3N4纳米片；
(4)将g-C3N4纳米片分散在水中，然后超声处理48h，离心除去大尺寸的g-C3N4颗粒，得到g-C3N4量子点。
本实施例制备的g-C3N4量子点与实施例1的形貌结构基本相同。
对比例1：
本对比例与实施例1基本相同，唯一不同的是超声处理时间为2h，得到的是g-C3N4碎片，而不是g-C3N4量子点，如图4所示。
对比例2：
本对比例与实施例1基本相同，唯一不同的是将g-C3N4纳米片分散在水中，得到的是g-C3N4碎片，也不是g-C3N4量子点。
实施例4：g-C3N4量子点对Ag+荧光检测应用
g-C3N4量子点的制备用实施例1中步骤(1)～(4)中得到，将各金属离子溶液(Ag+、K+、Al3+、Cr3+和Na+)30μL加入到3ml的g-C3N4量子点的悬浮液中，2min之后测量PL强度。
图5明显显示了Ag+离子优于其他金属离子的选择性。
实施例5：g-C3N4量子点对Ag+荧光检测范围
g-C3N4量子点的制备采用实施例1中步骤(1)～(4)中得到，将不同浓度的Ag+溶液(1μM～30μM)30μL加入到3ml的g-C3N4量子点的悬浮液中，2min之后测量PL强度。图6可以看到该方法对Ag+浓度在1μM～30μM范围内有很好的荧光响应。

Claims (3)

1.石墨相氮化碳量子点的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1，将尿素通过热聚合的方法得到g-C3N4；
步骤2，将步骤1得到的g-C3N4加入乙二醇中，140～200℃下加热2～6h，得到g-C3N4纳米片；
步骤3，将g-C3N4纳米片分散在水中，超声处理，离心得到g-C3N4量子点。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，热聚合的焙烧温度为450～550℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述的超声功率为350～550W，超声时间为6～48h。
CN201711347870.6A 2017-12-15 2017-12-15 石墨相氮化碳量子点的制备方法 Active CN108101010B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711347870.6A CN108101010B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 石墨相氮化碳量子点的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711347870.6A CN108101010B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 石墨相氮化碳量子点的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108101010A CN108101010A (zh) 2018-06-01
CN108101010B true CN108101010B (zh) 2020-11-27

Family

ID=62217233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711347870.6A Active CN108101010B (zh) 2017-12-15 2017-12-15 石墨相氮化碳量子点的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108101010B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111244487B (zh) * 2019-02-14 2021-03-26 南京攀峰赛奥能源科技有限公司 一种质子交换膜燃料电池电极催化剂、制备方法及质子交换膜燃料电池
CN109734060B (zh) * 2019-02-18 2020-12-25 东南大学 氮化碳纳米材料及其制备方法和应用
CN111620314A (zh) * 2019-05-24 2020-09-04 中国医学科学院基础医学研究所 一种苯硼酸修饰氮化碳量子点的制备方法及应用
CN110773234B (zh) * 2019-10-14 2023-04-07 万华化学集团股份有限公司 一种纳米金氮化碳催化剂和制备方法及一种由异辛醛制备异辛酸的方法
CN112420972A (zh) * 2020-11-26 2021-02-26 西安航天三沃化学有限公司 一种石墨相氮化碳量子点膜及其制备方法和应用

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5582527B2 (ja) * 2010-03-23 2014-09-03 独立行政法人産業技術総合研究所 グラファイト状窒化炭素の製造方法
EP3227020A1 (en) * 2014-12-01 2017-10-11 SABIC Global Technologies B.V. Synthesis of trimetallic nanoparticles by homogeneous deposition precipitation, and application of the supported catalyst for carbon dioxide reforming of methane
CN105214711A (zh) * 2015-10-29 2016-01-06 江苏大学 一种制备Ag/g-C3N4催化剂的方法
CN105536841B (zh) * 2015-12-08 2017-10-24 山东大学 Ag@SiO2核壳结构修饰改性g‑C3N4光催化纤维制备方法
CN106006581B (zh) * 2016-05-20 2018-07-31 太原理工大学 一种溶剂热制备荧光氮化碳量子点的方法
CN106115639A (zh) * 2016-06-29 2016-11-16 南京理工大学 一种卷曲叶片形纳米层状g‑C3N4的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Fluorine-doped carbon nitride quantum dots: Ethylene glycol-assisted synthesis, fluorescent properties, and their application for bacterial imaging;Nan Wang等;《CARBON》;20160804;第109卷;第141-148页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108101010A (zh) 2018-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108101010B (zh) 石墨相氮化碳量子点的制备方法
CN104449693B (zh) 氮硫掺杂的荧光碳量子点的制备方法
Liu et al. Acid-driven, microwave-assisted production of photoluminescent carbon nitride dots from N, N-dimethylformamide
CN105131948B (zh) 一种具有高荧光量子产率的金属掺杂碳点及其制备方法和应用
CN108704657B (zh) 一种红磷/石墨相氮化碳复合纳米片及其制备方法和应用
CN102580736B (zh) 一种石墨烯/钒酸银纳米复合可见光催化剂及其制备方法
CN108128767A (zh) 一种在室温环境快速制备碳量子点的方法及其应用
CN106044743B (zh) 一种基于蛋壳膜的水溶性碳量子点的制备方法及其应用
Zhong et al. Y2O3: Eu3+ hexagonal microprisms: Fast microwave synthesis and photoluminescence properties
CN102816567A (zh) 一种高收率碳量子点的制备方法
CN108467730B (zh) 一种制备荧光碳点的方法
CN104531149B (zh) 一种有机相碳点的制备方法
CN103113887A (zh) 一种结构及荧光可控含氮石墨烯量子点复合微粒的制备方法
Wang et al. Multiple irradiation triggered the formation of luminescent LaVO4: Ln 3+ nanorods and in cellulose gels
CN108033432A (zh) 一种笼状结构材料g-C3N4的制备方法及其应用
CN106540733A (zh) 一种制备石墨相氮化碳材料的方法
CN109650358A (zh) 一种快速无模板制备石墨相氮化碳纳米棒的方法
CN106978170B (zh) 一种水溶性荧光碳量子点的制备方法
CN106430286B (zh) 一种制备核壳结构ZnO/g‑C3N4复合材料的方法
Shen et al. Preparation and characterization of ultrafine zinc oxide powder by hydrothermal method
CN103771391A (zh) 一种具有荧光性质的水溶碳纳米粒子的制备方法
CN107381536B (zh) 一种快速、大批量制备水溶性荧光碳量子点的方法
CN106966430B (zh) 一种金属钒酸盐纳米材料的制备方法
CN114835122B (zh) 一种煤矸石制备碳化硅气凝胶粉体的方法
CN106430147B (zh) 一种超声-微波法制备具有开放结构的功能化介孔空心碳球

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