CN109705859A - 一种通过改变溶剂调节石墨烯量子点荧光的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过改变溶剂调节石墨烯量子点荧光的方法，其是采用芘和浓硝酸生成1,3,6‑三硝基芘，再以1,3,6‑三硝基芘和水合肼作为前驱体分散在不同溶剂中，经水热反应、透析，合成具有不同荧光性能的石墨烯量子点粉末。本发明可通过简单的溶剂改变，实现不同荧光性能石墨烯量子点的制备。

Description

一种通过改变溶剂调节石墨烯量子点荧光的方法

技术领域

发明属于新型纳米荧光材料技术领域，具体涉及一种通过简单改变溶剂制备具有不同荧光性能石墨烯量子点的方法。

背景技术

作为石墨烯家族的新成员，石墨烯量子点除具有石墨烯优异的性能之外，由于其准零维的特性，内部电子在各方向上的运动都受到局限，所呈现出的显著的量子局限效应使其具有许多独特的性质，如表面效应、尺寸效应及因其表面富含杂原子官能团而显现出的边缘效应等；同时石墨烯量子点与其他量子点相比具有低毒性、生物兼容性好、化学稳定性、可调荧光特性、抗漂白等优势，这使其在生物标记、太阳能电池、电子设备、光学染料和新型半导体器件等领域具有重要潜在应用价值。

目前主要采用“自上而下”和“自下而上”两大类方法制备石墨烯量子点。“自上而下”是利用强酸氧化石墨粉等得到石墨烯量子点，该方法制备的石墨烯量子点的粒径分布极不均匀，杂质含量高，且产品产率和量子产率都很低。“自下而上”是采用有机小分子作为前驱体，经过热解或缩合等反应（包括水热法、微波合成法、溶剂热、热解法）制备石墨烯量子点。目前已报到的采用“自下而上”法制备石墨烯量子点主要通过改变反应前驱体实现荧光性能调控；本发明提出了一种改变溶剂实现石墨烯量子点荧光性能调控的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过改变溶剂调节石墨烯量子点荧光的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种通过改变溶剂调节石墨烯量子点荧光的方法，其包括如下步骤：

1）将芘和浓硝酸按1:80 g/mL的比例加入三颈烧瓶中混合，在搅拌条件下于80 ℃反应24 h将芘硝基功能化，冷却至室温后进行抽滤、冲洗、干燥，获得1,3,6-三硝基芘固体；

2）取0.5g 1,3,6-三硝基芘和2ml水合肼作为前驱体，分散在100mL不同溶剂中，用超声波纳米粉碎机超声2 h获得充分混合的悬浮液，再将悬浮液转移至150 mL聚四氟乙烯反应釜中，并将反应釜密封好放入烘箱中，于200℃下水热反应10 h；

3）待反应釜冷却至室温，取出溶液，抽滤收集滤液，再将滤液转移至截留分子量为500-3500D的透析袋（使用前用纯水煮沸10 min）中透析2-3天，中间每24小时换一次水，最后经60-80℃干燥获得具有不同荧光性能的石墨烯量子点粉末。

步骤2）中所用溶剂为纯水、乙醇、环己烷、二甲基甲酰胺（DMF）、苯、丙酮、氯仿、二甲亚砜（DMSO）等常见溶剂。

本发明的显著优点在于：本发明可通过简单的溶剂改变，实现不同荧光性能石墨烯量子点的制备，以适应于不同领域的需求。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的量子点的TEM谱图。

图2是实施例1-3制备的量子点的荧光光谱图。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

将芘和浓硝酸按1:80 g/mL的比例加入三颈烧瓶中混合，在搅拌条件下于80 ℃反应24h将芘硝基功能化，冷却至室温后进行抽滤、冲洗、干燥，获得1,3,6-三硝基芘固体；取0.5g1,3,6-三硝基芘和2ml水合肼作为前驱体，分散在100mL环己烷中，用超声波纳米粉碎机超声2 h获得充分混合的悬浮液，再将超声之后的悬浮液转移至150 mL聚四氟乙烯反应釜中，并将反应釜密封好放入烘箱中，于200℃下水热反应10 h；待反应釜冷却至室温，取出溶液，用0.22 µm水系滤纸抽滤，收集滤液，再将滤液转移至截留分子量为500-3500D的透析袋（使用前用纯水煮沸10 min）中透析2-3天，中间每24小时换一次水，最后经60-80℃干燥获得石墨烯量子点粉末。

实施例2

将芘和浓硝酸按1:80 g/mL的比例加入三颈烧瓶中混合，在搅拌条件下于80 ℃反应24h将芘硝基功能化，冷却至室温后进行抽滤、冲洗、干燥，获得1,3,6-三硝基芘固体；取0.5g1,3,6-三硝基芘和2ml水合肼作为前驱体，分散在100mL DMF中，用超声波纳米粉碎机超声2h获得充分混合的悬浮液，再将超声之后的悬浮液转移至150 mL聚四氟乙烯反应釜中，并将反应釜密封好放入烘箱中，于200℃下水热反应10 h；待反应釜冷却至室温，取出溶液，用0.22 µm水系滤纸抽滤，收集滤液，再将滤液转移至截留分子量为500-3500D的透析袋（使用前用纯水煮沸10 min）中透析2-3天，中间每24小时换一次水，最后经60-80℃干燥获得石墨烯量子点粉末。

实施例3

将芘和浓硝酸按1:80 g/mL的比例加入三颈烧瓶中混合，在搅拌条件下于80 ℃反应24h将芘硝基功能化，冷却至室温后进行抽滤、冲洗、干燥，获得1,3,6-三硝基芘固体；取0.5g1,3,6-三硝基芘和2ml水合肼作为前驱体，分散在100mL乙醇中，用超声波纳米粉碎机超声2h获得充分混合的悬浮液，再将超声之后的悬浮液转移至150 mL聚四氟乙烯反应釜中，并将反应釜密封好放入烘箱中，于200℃下水热反应10 h；待反应釜冷却至室温，取出溶液，用0.22 µm水系滤纸抽滤，收集滤液，再将滤液转移至截留分子量为500-3500D的透析袋（使用前用纯水煮沸10 min）中透析2-3天，中间每24小时换一次水，最后经60-80℃干燥获得石墨烯量子点粉末。

图1是本发明实施例1制备的量子点的TEM谱图。从图中可以看出本发明制备的量子点具有明显的晶格条纹，结晶质量较好。

图2是实施例1-3制备的量子点的荧光光谱图。从图中可以看出，实施例1量子点产生的是紫蓝色荧光，实施例2量子点产生的是蓝色荧光，实施例3量子点产生的是青蓝色荧光，即其溶剂的改变实现了蓝光范围内光谱峰值波长的调控，可适应于不同领域的需求，如实施例3量子点的峰值波长在460-470nm，有效的避开了410-450nm短波蓝光区域，可以应用于抗蓝光照明与显示领域，消除短波蓝光对人眼的危害。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (2)

1.一种通过改变溶剂调节石墨烯量子点荧光的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）将芘和浓硝酸按1:80 g/mL的比例混合，在搅拌条件下于80 ℃反应24 h，冷却至室温后进行抽滤、冲洗、干燥，获得1,3,6-三硝基芘固体；

2）取0.5g 1,3,6-三硝基芘和2ml水合肼作为前驱体，分散在100mL不同溶剂中，经2 h超声获得充分混合的悬浮液，再将悬浮液转移至聚四氟乙烯反应釜中，于200℃下水热反应10 h；

3）待反应釜冷却至室温，取出溶液，抽滤收集滤液，再将滤液转移至截留分子量为500-3500D的透析袋中透析2-3天，中间每24小时换一次水，最后经60-80℃干燥获得具有不同荧光性能的石墨烯量子点粉末。

2.根据权利要求1所述的通过改变溶剂调节石墨烯量子点荧光的方法，其特征在于：步骤2）中所用溶剂为纯水、乙醇、环己烷、二甲基甲酰胺、苯、丙酮、氯仿、二甲亚砜。