CN108394886A - 一种基于强碱切割氧化石墨制备碳量子点的方法、其产品及应用 - Google Patents

一种基于强碱切割氧化石墨制备碳量子点的方法、其产品及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108394886A
CN108394886A CN201810286120.0A CN201810286120A CN108394886A CN 108394886 A CN108394886 A CN 108394886A CN 201810286120 A CN201810286120 A CN 201810286120A CN 108394886 A CN108394886 A CN 108394886A
Authority
CN
China
Prior art keywords
quantum dot
gained
carbon quantum
graphite oxide
black
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.)
Granted
Application number
CN201810286120.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108394886B (zh
Inventor
李英儒
杨善丽
邵浪
王少飞
邓辉
王铭
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.)
Institute of Materials of CAEP
Original Assignee
Institute of Materials of CAEP
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 Institute of Materials of CAEP filed Critical Institute of Materials of CAEP
Priority to CN201810286120.0A priority Critical patent/CN108394886B/zh
Publication of CN108394886A publication Critical patent/CN108394886A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108394886B publication Critical patent/CN108394886B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N21/643—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" non-biological material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N2021/6432—Quenching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于强碱切割氧化石墨制备碳量子点的方法、其产品及应用，目的在于解决现有化学切割法制备碳量子点时，往往需要在强腐蚀性介质中，利用强氧化剂对石墨等材料进行长时间氧化，操作条件较为危险，放热严重，不易放大，限制了该方法制备的碳量子点的应用的问题。本发明利用氢氧化钾与氧气在高温下切割氧化石墨烯，得到一种具有高羧基含量的碳量子点，其不需要长时间地在腐蚀性介质中进行氧化操作，使得实验技术的危险性降低，更容易实现大批量生产，显示了更为广阔的应用潜力。本发明提出一种利用强碱刻蚀氧化石墨烯，制备出一种新型碳量子点的方法，并将其应用到了铀酰离子的痕量检测当中，具有较高的应用价值和较好的应用前景。

Description

一种基于强碱切割氧化石墨制备碳量子点的方法、其产品及 应用
技术领域
本发明涉及化学领域，尤其是碳量子点领域，具体为一种基于强碱切割氧化石墨制备碳量子点的方法、其产品及应用。
背景技术
碳点（carbon dots，CD）作为碳纳米材料中重要一员，其具有生物亲和性良好、来源丰富、价格低廉的优点，且具有良好的水溶性和强的荧光性质。因此，碳点在生物成像、生物传感等领域中显示出重要的应用潜力。另外，碳点具有离域的π键，既可以作为电子供体，也可以作为电子受体，这使得碳点能应用于催化、传感、检测等领域。
近年来，关于碳点应用的研究论文层出不穷，显示了其在工业生产和日常生活中的巨大应用潜力。目前，碳量子点的合成主要有Top-down和bottom-up两种合成路径。其中，Top-down路径以石墨、活性炭，碳纳米管等为碳源，利用物理或化学切割的方法，得到小尺寸的碳量子点；而Bottom-up路径则是指将小分子前驱体通过化学反应聚合，得到碳量子点。这两种路径相比，Top-down的可控性强，质量较高，荧光性质更为稳定，具有广阔的应用前景。
目前，化学切割法制备碳量子点时，往往需要在强腐蚀性介质中，利用强氧化剂对石墨等材料进行长时间氧化，以实现碳量子点的制备。其操作条件较为危险，放热严重，不易放大，限制了这种方法制备的碳量子点的应用。
为此，迫切需要新的方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对现有化学切割法制备碳量子点时，往往需要在强腐蚀性介质中，利用强氧化剂对石墨等材料进行长时间氧化，操作条件较为危险，放热严重，不易放大，限制了该方法制备的碳量子点的应用的问题，提供一种基于强碱切割氧化石墨制备碳量子点的方法、其产品及应用。本发明利用氢氧化钾与氧气在高温下切割氧化石墨烯，得到一种具有高羧基含量的碳量子点，其不需要长时间地在腐蚀性介质中进行氧化操作，使得实验技术的危险性降低，更容易实现大批量生产，显示了更为广阔的应用潜力。本发明提出一种利用强碱刻蚀氧化石墨烯，制备出一种新型碳量子点的方法，并将其应用到了铀酰离子的痕量检测当中，具有较高的应用价值和较好的应用前景。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于强碱切割氧化石墨制备碳量子点的方法，包括如下步骤：
（1）将石墨粉、浓硫酸和高锰酸钾混合进行氧化反应，得到浆状产物；向所得浆状产物中加入去离子水和双氧水，以还原未反应的高锰酸钾，得到氧化石墨悬浊液；将所得氧化石墨悬浊液过滤，并将所得滤饼进行冷冻干燥，再经粉碎后，得到氧化石墨粉末；
（2）将水和乙醇混合得到第一溶剂，将氢氧化钾溶于第一溶剂中得到第二溶液，再将步骤（1）制备的氧化石墨粉末溶于第二溶液中，得到黑色浆状物；
（3）将步骤（2）所得黑色浆状物烘干，得到第三共混物；
（4）将步骤（3）所得第三共混物置于马弗炉中进行热处理，以实现氢氧化钾的热蚀刻，得到第四黑色固体；
（5）将步骤（4）所得第四黑色固体分散到去离子水中，得到第五悬浊液；将第五悬浊液过滤，并用去离子水洗涤至滤液无色，分别得到第六黑色滤渣、第六滤液；
（6）将步骤（5）所得第六滤液在去离子水中透析，以去除滤液中的氢氧化钾和碳酸盐，即得含碳量子点的水分散液；
所述步骤（1）中，石墨粉、浓硫酸和高锰酸钾的质量比为1：50~68：3~8，优选1：54：（4-5）。
所述步骤（1）中，石墨粉的目数为100~15000目；作为优选，石墨粉的目数为600~3000目。
所述步骤（1）中，氧化反应温度为30~50℃，反应时间为0.5~2h；采用球磨粉碎，球磨转速为300~500 r/min，球磨时间为2~4h。
所述步骤（1）中，在冰水浴和磁力搅拌条件下，先向反应釜中加入浓硫酸，待反应釜内的浓硫酸温度降低至5℃以下时，再向其中加入高锰酸钾，并使反应体系温度保持在5℃以下，搅拌均匀后，再向其中加入石墨粉，得到第一混合反应物；将第一混合反应物升温至30~50℃，反应0.5~2h，至第一混合反应物转变成黑色粘稠浆状物，即浆状产物；先向所得浆状产物中加入去离子水，再向其中加入双氧水，以还原未反应的高锰酸钾，至反应悬浮液转变成亮黄色，即氧化石墨悬浊液；将所得氧化石墨悬浊液过滤，并将所得滤饼进行冷冻干燥，再经粉碎后，得到氧化石墨粉末。
所述双氧水的浓度为30~50wt%。
所述步骤（2）中，第一溶剂中水和乙醇的体积比为1:1~10，优选体积比1：3~5；所述步骤（2）中，氧化石墨粉末、氢氧化钾、第一溶剂的质量比为1:3~5:8~20，优选1:4:10。
所述步骤（4）中，热处理温度为200~500℃，保温1~4h；作为优选，热处理温度为300~400℃，保温2~4h。
所述步骤（4）中，热处理过程如下：将马弗炉升温至200~500℃，升温速率为1~10℃/min，保温1~4h；作为优选，热处理温度为300~400℃，升温速率为2~5℃/min，保温2~4h。
（5）将步骤（4）所述黑色固体分散到去离子水中，得到黑褐色悬浊液，过滤并小心用少量去离子水洗涤至滤液无色，后得到黑色滤渣和黄褐色滤液。
所述步骤（6）中，将含碳量子点的水分散液进行冷冻干燥后，即得碳点。
采用前述方法所制备的碳量子点。
前述方法所制备的碳量子点在铀酰检测中的应用。
针对前述问题，本发明提供一种基于强碱切割氧化石墨制备碳量子点的方法、其产品及应用。其制备时，首先将石墨粉在浓硫酸中与高锰酸钾混合并进行氧化反应，得到浆状产物；向浆状产物中依次加入去离子水和双氧水，以还原未反应的高锰酸钾，以便得到氧化石墨悬浊液，过滤后，将滤饼冷冻干燥，粉碎后，得到氧化石墨粉末。在一个具体的实例中，采用高能球磨机进行粉碎处理，高能球磨机的球磨罐体积为100-200ml，球磨球为5mm磨球，单次球磨质量为5-10 g，球磨转速为300~500转/分钟，球磨时间为2~4小时。再将氧化石墨粉末分散在氢氧化钾的水和乙醇混合溶液中（水和乙醇的混合溶剂中，水和乙醇的体积比1:1~1:10，优选地，体积比为1:3~1:5；氧化石墨、氢氧化钾、混合溶剂滴质量比为1:4:10），得到黑色浆状物。然后，将黑色浆状产物在80~100 ℃下烘干，以便得到氧化石墨与氢氧化钾均匀混合物。然后，将氧化石墨与氢氧化钾均匀混合物置于马弗炉中热处理，以实现氢氧化钾的热刻蚀，得到黑色固体；其中，热处理温度为200~500℃，升温速度为1~10℃/min，保温时间为1~4小时，优选地，处理温度为300~400℃，升温速度为2~5℃/min，保温时间为2~4小时。其次，再将黑色固体分散到去离子水中，得到黑褐色悬浊液，过滤并小心用少量去离子水洗涤至滤液无色，分别得到黑色滤渣和黄褐色滤液。最后，将黄褐色滤液在去离子水中透析，以除去滤液中的氢氧化钾和碳酸盐，即得到了含碳点的水分散液。该含碳点的水分散液经冷冻干燥后，得到碳点粉末。
综上，本发明利用氢氧化钾与氧气在高温下切割氧化石墨烯，得到一种具有高羧基含量的碳量子点。该方法不需要长时间地在腐蚀性介质中进行氧化操作，使得实验技术的危险性降低，更容易实现大批量生产，显示了更为广阔的应用潜力。
随着人类社会的不断发展，核能以其安全清洁、技术成熟、可以大规模提供稳定电力等优点，在人类生产生活中扮演了越来越重要的角色。铀是核燃料中的主要成分，但其是一种既具有化学毒性又具有放射性的重金属。如果铀被排放到自然环境中，有可能导致环境的本底辐射增加，危害人体健康，导致野生动植物的基因突变，对人类的生存发展造成威胁。然而，在铀资源利用的整个工业链上，如开采、选矿、冶炼、核燃料的制备、乏燃料的处理、分离等涉铀操作中，都有可能产生含铀的废水。若处理不善，则可能导致铀泄露到环境之中。因此，对于环境中铀含量的检测，尤其是对铀进行痕量检测，具有重要的意义。
本发明制备的碳量子点具有荧光效率高，与铀酰离子作用显著的特点，能应用到铀酰离子的痕量检测之中。铀酰离子是铀在水溶液中的主要存在形式，其能与本发明的碳量子点发生配合，并导致碳量子点的荧光淬灭。通过对碳量子点荧光的检测，进而实现对水溶液体系中铀酰离子浓度的检测。本发明具有操作简便，检测限低的优点。进一步，通过调控碳量子点的结构，增加碳量子点上羧基、羟基等含氧官能团的含量，从而有效提高铀酰与碳量子点之前相互作用的强度，进一步降低其检测限。
综上所述，本发明提供一种基于强碱切割氧化石墨制备碳量子点的方法，其包含
碳量子点的合成方法、其制备的产品，及其在铀酰痕量荧光检测的应用。本发明以氧化石墨为碳源，与强碱混合后，在200~400℃高温下进行处理，并将切割得到碳量子点进行提纯处理，即得到了新型碳点，其是一种全新的从上到下合成碳点的方法。本发明不需要对氧化石墨进行纯化等操作，方法简便，成本相对降低，能够满足工业化、大规模应用的需求。同时，本发明制备的碳点显示出了在铀酰的痕量荧光检测的巨大潜力，其能够实现对铀酰的简易快速检测，检测限低，具有极好的应用前景。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明制备产品的碳点扫描电镜图。
图2为本发明制备的碳点红外图谱。
图3为本发明制备的0.05 mg·mL-1碳点水溶液的荧光激发光谱与发射光谱。图3中，左侧曲线为激发波长，右侧曲线为发射波长。
图4为本发明制备的0.05 mg·mL-1碳点水溶液5 mL中，依次加入10 μL2×10-8 M铀酰水溶液后的荧光发射光谱。图4中，从上至下依次为曲线1至曲线10。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
（1）在冰水浴、磁力搅拌的条件下，向烧杯中加入300 ml浓硫酸，待温度降低至5 ℃以下，再向其中缓慢加入40 g高锰酸钾，使体系温度不超过5 ℃；搅拌均匀后，向其中加入10g 3000目的石墨粉；再将反应物升温至45 ℃，保持1.5h，至反应物转变成棕黑色粘稠浆状物。
向所得棕黑色粘稠浆状物中缓慢加入1000 mL去离子水，再加入30 %双氧水还原高锰酸钾，至所得悬浮液转变成亮黄色，即得到亮黄色悬浊液。将所得亮黄色悬浊液过滤，将所得滤饼冻干后，进行球磨粉碎，球磨转速为400 r/min，粉碎后过500目筛，得到氧化石墨粉末。
（2）将水和乙醇按体积比1: 4配置成第一溶剂，再取20 g氢氧化钾加入到50 mL第一溶剂中，待氢氧化钾完全溶解后，向其中加入步骤（1）之类的氧化石墨粉末5 g，搅拌均匀后，得到黑色浆状物。
（3）将步骤（2）中所得黑色浆状物置于鼓风烘箱中烘干，烘箱温度为90℃，得到黑色混合物。
（4）将步骤（3）中所得黑色混合物置于马弗炉中，以实现氢氧化钾的热刻蚀，得到黑色固体。其中，马弗炉以10℃/min的速率升温至300℃，保温反应2小时，进而实现氢氧化钾的热蚀刻。
（5）将步骤（4）中所得的黑色固体分散到50 mL去离子水中，得到黑褐色悬浊液。将该黑褐色悬浊液过滤，并小心用少量去离子水洗涤至滤液无色，并得到黑色滤渣和黄褐色滤液。
（6）将步骤（5）中所得黄褐色滤液在去离子水中透析，以除去滤液中的氢氧化钾和碳酸盐，即得到含碳点的水分散液。
将所得含碳点的水分散液进行冷冻干燥后，得到碳点粉末。
（7）附图说明，扫描电子显微镜表明该材料尺度大部分在几十纳米（图1）。红外光谱表明本发明合成的碳点具有丰富的羟基、羧基、羰基等含氧官能团，同时具有苯环这种共轭结构（图2）。荧光光谱表明本发明合成的碳点的激发光谱表明激发峰在313 nm 左右，发射峰在433 nm左右（图3）。在本发明制备的0.05 mg·mL-1碳点水溶液5 mL中，依次加入10 μL2×10-8 M 铀酰水溶液，其荧光发射光谱发生明显减弱，说明铀酰对于碳点有明显的荧光淬灭作用，同时也说明了利用碳点作为荧光探针，可以方便快捷地检测铀酰离子，检测限高达10-8 M 量级。
实施例2
（1）在冰水浴、磁力搅拌的条件下，向烧杯中加入300 ml浓硫酸，待温度降低至3 ℃时，再向其中缓慢加入50 g高锰酸钾，使体系温度不超过5 ℃；搅拌均匀后，向其中加入10 g3500目的石墨粉；再将反应物升温至50 ℃，保持1.2h，至反应物转变成棕黑色粘稠浆状物。
向所得棕黑色粘稠浆状物中缓慢加入1200 mL去离子水，再加入30 %双氧水还原高锰酸钾，至所得悬浮液转变成亮黄色，即得到亮黄色悬浊液。将所得亮黄色悬浊液过滤，将所得滤饼冻干后，进行球磨粉碎，球磨转速为400 r/min，粉碎后过500目筛，得到氧化石墨粉末。
（2）将水和乙醇按体积比1: 3配置成第一溶剂，再取20 g氢氧化钾加入到50 mL第一溶剂中，待氢氧化钾完全溶解后，向其中加入步骤（1）之类的氧化石墨粉末5 g，搅拌均匀后，得到黑色浆状物。
（3）将步骤（2）中所得黑色浆状物置于鼓风烘箱中烘干，烘箱温度为95℃，得到黑色混合物。
（4）将步骤（3）中所得黑色混合物置于马弗炉中，以实现氢氧化钾的热刻蚀，得到黑色固体。其中，马弗炉以5℃/min的速率升温至400℃，保温反应4小时，进而实现氢氧化钾的热蚀刻。
（5）将步骤（4）中所得的黑色固体分散到80 mL去离子水中，得到黑褐色悬浊液。将该黑褐色悬浊液过滤，并小心用少量去离子水洗涤至滤液无色，并得到黑色滤渣和黄褐色滤液。
（6）将步骤（5）中所得黄褐色滤液在去离子水中透析，以除去滤液中的氢氧化钾和碳酸盐，即得到含碳点的水分散液。将所得含碳点的水分散液进行冷冻干燥后，得到碳点粉末。
实施例3
（1）在冰水浴、磁力搅拌的条件下，向烧杯中加入300 ml浓硫酸，待温度降低至5 ℃以下，再向其中缓慢加入45 g高锰酸钾，使体系温度不超过5 ℃；搅拌均匀后，向其中加入10g 3000目的石墨粉；再将反应物升温至42 ℃，保持2h，至反应物转变成棕黑色粘稠浆状物。
向所得棕黑色粘稠浆状物中缓慢加入1100 mL去离子水，再加入30 %双氧水还原高锰酸钾，至所得悬浮液转变成亮黄色，即得到亮黄色悬浊液。将所得亮黄色悬浊液过滤，将所得滤饼冻干后，进行球磨粉碎，球磨转速为500 r/min，粉碎后过500目筛，得到氧化石墨粉末。
（2）将水和乙醇按体积比1: 6配置成第一溶剂，再取20 g氢氧化钾加入到50 mL第一溶剂中，待氢氧化钾完全溶解后，向其中加入步骤（1）之类的氧化石墨粉末5 g，搅拌均匀后，得到黑色浆状物。
（3）将步骤（2）中所得黑色浆状物置于鼓风烘箱中烘干，烘箱温度为85℃，得到黑色混合物。
（4）将步骤（3）中所得黑色混合物置于马弗炉中，以实现氢氧化钾的热刻蚀，得到黑色固体。其中，马弗炉以4℃/min的速率升温至350℃，保温反应2.5小时，进而实现氢氧化钾的热蚀刻。
（5）将步骤（4）中所得的黑色固体分散到70 mL去离子水中，得到黑褐色悬浊液。将该黑褐色悬浊液过滤，并小心用少量去离子水洗涤至滤液无色，并得到黑色滤渣和黄褐色滤液。
（6）将步骤（5）中所得黄褐色滤液在去离子水中透析，以除去滤液中的氢氧化钾和碳酸盐，即得到含碳点的水分散液。
将所得含碳点的水分散液进行冷冻干燥后，得到碳点粉末。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种基于强碱切割氧化石墨制备碳量子点的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将石墨粉、浓硫酸和高锰酸钾混合进行氧化反应，得到浆状产物；向所得浆状产物中加入去离子水和双氧水，以还原未反应的高锰酸钾，得到氧化石墨悬浊液；将所得氧化石墨悬浊液过滤，并将所得滤饼进行冷冻干燥，再经粉碎后，得到氧化石墨粉末；
（2）将水和乙醇混合得到第一溶剂，将氢氧化钾溶于第一溶剂中得到第二溶液，再将步骤（1）制备的氧化石墨粉末溶于第二溶液中，得到黑色浆状物；
（3）将步骤（2）所得黑色浆状物烘干，得到第三共混物；
（4）将步骤（3）所得第三共混物置于马弗炉中进行热处理，以实现氢氧化钾的热蚀刻，得到第四黑色固体；
（5）将步骤（4）所得第四黑色固体分散到去离子水中，得到第五悬浊液；将第五悬浊液过滤，并用去离子水洗涤至滤液无色，分别得到第六黑色滤渣、第六滤液；
（6）将步骤（5）所得第六滤液在去离子水中透析，以去除滤液中的氢氧化钾和碳酸盐，即得含碳量子点的水分散液；
所述步骤（1）中，石墨粉、浓硫酸和高锰酸钾的质量比为1：50~68：3~8。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，氧化反应温度为30~50℃，反应时间为0.5~2h；采用球磨粉碎，球磨转速为300~500 r/min，球磨时间为2~4h。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，在冰水浴和磁力搅拌条件下，先向反应釜中加入浓硫酸，待反应釜内的浓硫酸温度降低至5℃以下时，再向其中加入高锰酸钾，并使反应体系温度保持在5℃以下，搅拌均匀后，再向其中加入石墨粉，得到第一混合反应物；将第一混合反应物升温至30~50℃，反应0.5~2h，至第一混合反应物转变成黑色粘稠浆状物，即浆状产物；先向所得浆状产物中加入去离子水，再向其中加入双氧水，以还原未反应的高锰酸钾，至反应悬浮液转变成亮黄色，即氧化石墨悬浊液；将所得氧化石墨悬浊液过滤，并将所得滤饼进行冷冻干燥，再经粉碎后，得到氧化石墨粉末。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，第一溶剂中水和乙醇的体积比为1:1~10。
5.根据权利要求1~4任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中，热处理温度为200~500℃，保温1~4h。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中，热处理过程如下：将马弗炉升温至200~500℃，升温速率为1~10℃/min，保温1~4h。
7.根据权利要求1~6任一项所述的方法，其特征在于，（5）将步骤（4）所述黑色固体分散到去离子水中，得到黑褐色悬浊液，过滤并小心用少量去离子水洗涤至滤液无色，后得到黑色滤渣和黄褐色滤液。
8.根据权利要求1~7任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤（6）中，将含碳量子点的水分散液进行冷冻干燥后，即得碳点。
9.根据权利要求1~8任一项所述方法所制备的碳量子点。
10.根据权利要求1~8任一项所述方法所制备的碳量子点在铀酰检测中的应用。
CN201810286120.0A 2018-04-03 2018-04-03 一种基于强碱切割氧化石墨制备碳量子点的方法、其产品及应用 Active CN108394886B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810286120.0A CN108394886B (zh) 2018-04-03 2018-04-03 一种基于强碱切割氧化石墨制备碳量子点的方法、其产品及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810286120.0A CN108394886B (zh) 2018-04-03 2018-04-03 一种基于强碱切割氧化石墨制备碳量子点的方法、其产品及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108394886A true CN108394886A (zh) 2018-08-14
CN108394886B CN108394886B (zh) 2021-11-19

Family

ID=63099295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810286120.0A Active CN108394886B (zh) 2018-04-03 2018-04-03 一种基于强碱切割氧化石墨制备碳量子点的方法、其产品及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108394886B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109971470A (zh) * 2019-03-19 2019-07-05 集美大学 一种制备氮、硫、磷、氯共掺杂石墨烯量子点的方法
CN113913185A (zh) * 2020-07-09 2022-01-11 Tcl科技集团股份有限公司 碳量子点及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102070140A (zh) * 2011-02-28 2011-05-25 无锡第六元素高科技发展有限公司 一种利用强碱化学处理得到高比表面积石墨烯材料的方法
CN102633257A (zh) * 2012-05-04 2012-08-15 东南大学 小于10nm单层石墨烯量子点生物成像剂的合成方法
CN103523772A (zh) * 2013-08-16 2014-01-22 西南大学 煅烧合成石墨烯碳量子点的方法
KR101430361B1 (ko) * 2013-06-12 2014-08-13 서울대학교산학협력단 크기선택적 침전방법을 이용한 그래핀 양자점의 제조방법
CN105038782A (zh) * 2015-07-17 2015-11-11 清华大学 耐酸性碳量子点的制备及在铀离子检测中的应用
WO2017032330A1 (zh) * 2015-08-25 2017-03-02 深圳粤网节能技术服务有限公司 不同含氧量的石墨烯量子点的制备方法、石墨烯量子点和荧光材料

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102070140A (zh) * 2011-02-28 2011-05-25 无锡第六元素高科技发展有限公司 一种利用强碱化学处理得到高比表面积石墨烯材料的方法
CN102633257A (zh) * 2012-05-04 2012-08-15 东南大学 小于10nm单层石墨烯量子点生物成像剂的合成方法
KR101430361B1 (ko) * 2013-06-12 2014-08-13 서울대학교산학협력단 크기선택적 침전방법을 이용한 그래핀 양자점의 제조방법
CN103523772A (zh) * 2013-08-16 2014-01-22 西南大学 煅烧合成石墨烯碳量子点的方法
CN105038782A (zh) * 2015-07-17 2015-11-11 清华大学 耐酸性碳量子点的制备及在铀离子检测中的应用
WO2017032330A1 (zh) * 2015-08-25 2017-03-02 深圳粤网节能技术服务有限公司 不同含氧量的石墨烯量子点的制备方法、石墨烯量子点和荧光材料

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DAE WOO KIM ET AL: ""Enhanced water permeation based on nanoporous multilayer graphene membranes: the role of pore size and density"", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A》 *
XIAOBIN FAN ET AL: ""Deoxygenation of Exfoliated Graphite Oxide under Alkaline Conditions: A Green Route to Graphene Preparation"", 《ADVANCED MATERIALS》 *
谢浩龙: ""石墨烯量子点的制备及其复合材料性能的研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109971470A (zh) * 2019-03-19 2019-07-05 集美大学 一种制备氮、硫、磷、氯共掺杂石墨烯量子点的方法
CN113913185A (zh) * 2020-07-09 2022-01-11 Tcl科技集团股份有限公司 碳量子点及其制备方法
CN113913185B (zh) * 2020-07-09 2024-01-23 Tcl科技集团股份有限公司 碳量子点及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108394886B (zh) 2021-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lian et al. Construction of S-scheme Bi2WO6/g-C3N4 heterostructure nanosheets with enhanced visible-light photocatalytic degradation for ammonium dinitramide
CN105647528B (zh) 一种锌掺杂碳量子点、其制备方法及其在检测领域的应用
CN109876810B (zh) 一种磁性微藻基生物炭的制备方法及其应用
CN105489908B (zh) 一种腐殖酸复合生物炭在微生物燃料电池中的应用及其制备方法
CN106219528B (zh) 一种可控制备氧化石墨烯和氧化石墨烯量子点的方法
CN106587046B (zh) 一种人造金刚石的提纯方法
CN109181686B (zh) 铈掺杂碳点及其制备方法和在催化水解磷酸酯类化合物中的应用
CN108394886A (zh) 一种基于强碱切割氧化石墨制备碳量子点的方法、其产品及应用
Kronka et al. Sustainable microwave-assisted hydrothermal synthesis of carbon-supported ZrO2 nanoparticles for H2O2 electrogeneration
CN110117006A (zh) 一种高效环保制备石墨烯材料的方法
CN108671937A (zh) 一种锰铜复合氧化物催化剂的制备方法及其应用
CN102134485B (zh) 一种大量制备水溶性荧光碳纳米粒子的方法
CN110142023A (zh) 一种纳米四氧化三铁/改性生物炭复合材料及其制备方法和应用
CN102275972A (zh) 锰掺杂CeO2纳米粉的制备方法
CN106348281A (zh) 一种水热制备双荧光石墨烯量子点的方法
CN108576058A (zh) 一种低变质褐煤中再生黄腐酸的提取方法
CN106745180A (zh) 一种多孔纳米结构的氧化铜电极材料、制备方法及其应用
CN110270304A (zh) 负载纳米铜狐尾藻生物炭及其制备方法和应用
CN110627049A (zh) 一种石墨烯负载黑磷量子点的制备方法及其应用
Liu et al. Nitrogen-doped graphene/graphitic carbon nitride with enhanced charge separation and two-electron-transferring reaction activity for boosting photocatalytic hydrogen peroxide production
CN106978170B (zh) 一种水溶性荧光碳量子点的制备方法
CN107670691A (zh) 一种无金属非均相类芬顿型催化剂及其制备方法与应用
CN108393067A (zh) 一种原位合成四氧化三锰/石墨烯复合吸附剂的方法、其产品及应用
Castro et al. Biorecovery of rare earth elements from fluorescent lamp powder using the fungus Aspergillus niger in batch and semicontinuous systems
CN111686734B (zh) 一种磁性多孔镍纳米片的制备方法及其应用

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