CN113652229A - 双发射波长红色荧光碳量子点、其制备方法及应用 - Google Patents

双发射波长红色荧光碳量子点、其制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双发射波长红色荧光碳量子点、其制备方法及应用。其中,该制备方法包括以下步骤:S1,将盐酸胍和邻苯二胺分散于乙醇中,得到前驱体溶液;S2,将前驱体溶液在反应釜中进行反应,反应结束后,将反应液冷却至室温得混合溶液;S3,将混合溶液进行过滤纯化得到双发射红色碳量子点溶液;S4,将双发射红色碳量子点溶液除去液体溶剂并进行干燥,得到双发射波长红色荧光碳量子点固体粉末。应用本发明的技术方案,只需一步反应即可制备得到双发射波长荧光碳量子点,一步溶剂热发,副产物少,原料易得,成本低,所得的碳量子点荧光强度高、稳定性好、毒性小、荧光量子产率高,且成功应于油田注水井中的高渗通道的识别。

Description

双发射波长红色荧光碳量子点、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及化工技术领域,具体而言,涉及一种双发射波长红色荧光碳量子点、其制备方法及应用。
背景技术
碳元素含量丰富,是地球上所有已知生命的基础,2004年Scrivens等首次在提纯电弧放电法制备的单壁碳纳米管时,分离出了蓝色荧光碳量子点,开拓了新型荧光敏感材料的新纪元。大多数的碳量子点主要是由无定形的碳到晶化的碳核组成的以sp2杂化为主的碳,碳量子点的晶格间距和石墨碳或者无定形层状碳的结构一致。碳量子点(Carbondots)是粒径小于10nm的一类荧光纳米材料,是一种新型纳米材料,不仅克服了传统量子点的某些缺点,它还具有优良的光学性能、小尺寸特性、原材料来源广泛、毒性低及生物相容性好的优点。在生化传感、成像分析、环境检测、光催化技术及药物载体等领域具有很好的应用潜力。此外,碳量子点还具有制备简单、成本低及容易实现大规模生产等优点,得到许多科学家的青睐,研究人员都在尝试开发各种发光颜色碳量子点的制备路线并试图掌握对其光学性质的调控。其中,大多数研究都围绕单元素掺杂制备蓝色、绿色、黄色和橙色的荧光碳量子点,而双发射多种元素掺杂红色荧光碳量子点的合成方法却鲜有报道。
在油田开发过程中,需要及时向地层注入一定的水确保地层压力,利用注入的水来驱替储层中的原油,进而将地下原油开采出来。二次采油一般都采用注水开发方式,注水开发过程中,由于每个层系的渗透率和孔隙度的不同,注入的水通常会沿着渗透率和孔隙度较高的通道流走至采油井底,以致其他层位不能有效开发,影响了均匀开发效果,降低采收率,含水持续上升。现有技术中有报道说荧光示踪剂被广泛的应用于井间示踪技术中,但是单井的高渗通道的寻找鲜有报道,就目前而言,向油田注入水中加入毒性小的溶解性较好的荧光物质,通过分析采油井的采出水内注入荧光示踪剂的含量及发现的时间,可以更为便捷和准确地检测和分析各个通道的连通性,即可判定注水井的每个层位与采油井之间的连通关系及连通效果,因此用溶剂法制备的本发明中的毒性小的红色碳量子点有望可以解决这个难题。虽然近几年报道的纳米荧光材料很多,但并非荧光物质都可以用来作为示踪剂伴随注入水注到地层内,主要要求条件在于荧光物质有良好的水溶性能,且具有较好的荧光稳定性,在地层高温、高压及与地层水混合后具有一定的稳定性。
发明内容
本发明旨在提供一种双发射波长红色荧光碳量子点、其制备方法及应用,以解决现有技术中没有双发射波长荧光碳量子点的技术问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种双发射波长红色荧光碳量子点的制备方法。该制备方法包括以下步骤:S1,将盐酸胍和邻苯二胺分散于乙醇中,得到前驱体溶液;S2,将前驱体溶液在反应釜中进行反应,反应结束后,将反应液冷却至室温得混合溶液;S3,将混合溶液进行过滤纯化得到双发射红色碳量子点溶液;S4,将双发射红色碳量子点溶液除去液体溶剂并进行干燥,得到双发射波长红色荧光碳量子点固体粉末。
进一步地,前驱体溶液中盐酸胍与邻苯二胺的质量比为1:0.01~1:10。
进一步地,S1中,将盐酸胍和邻苯二胺分散于乙醇中,进行超声后得到前驱体溶液。
进一步地,S2中,反应釜为聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜。
进一步地,S2中,反应的温度为140~240℃;反应的时间为2-8h及以上。
进一步地,S3中,过滤纯化采用圆筒形膜分离过滤器进行;优选地,圆筒形膜分离过滤器为截留分子量3kDa、5kDa、10kDa、20kDa和30kDa中的一种或者几种的组合。
进一步地,S4包括:将双发射红色碳量子点溶液在25~45℃条件下旋蒸除去溶剂,之后在45~85℃条件下烘干至变为干粉末。
根据本发明的另一方面,提供了一种上述制备方法制备得到的双发射波长红色荧光碳量子点。
根据本发明的再一方面,提供了一种上述双发射波长红色荧光碳量子点在重金属离子检测、油田注入井中的高渗通道的识别、岩石的裂缝识别、孔隙度测量和渗透率测量中作为示踪剂的应用。
根据本发明的又一方面,提供了一种油田注入井中的高渗通道的识别方法。该识别方法包括以下步骤:1)将权利要求8的双发射波长荧光碳量子点加入到注入水溶液中,配制得到红色碳量子点液体溶液;2)将红色碳量子点溶液通过注入井输送至指定层位;3)红色碳量子点溶液在一段时间的注入水驱油作用下逐渐达到采油井井底;4)在采油井取样处,取一定量的油水混合物,在紫外灯下观察双发射波长荧光碳量子点的荧光,并用光谱仪测定双发射波长荧光碳量子点的含量;5)通过测定不同层位注入井双发射波长荧光碳量子点出现的时间及含量判断注入井高渗通道的层位。
进一步地,识别方法在步骤1)之前还包括:测定注水油田地层水和双发射波长荧光碳量子点的配伍性和荧光萃灭现象。
应用本发明的技术方案,只需一步反应即可制备得到双发射波长荧光碳量子点,一步溶剂热发,副产物少,原料易得,成本低,所得的碳量子点荧光强度高、稳定性好、毒性小、荧光量子产率高,且成功应于油田注水井中的高渗通道的识别,此外,在岩石以识别裂缝、测量孔隙度和渗透率等石油多方面也有广阔的应用前景。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1示出了本发明实施例3制备的双发射波长荧光碳量子点的透射电镜图;
图2示出了本发明实施例3制备的双发射波长荧光碳量子点的荧光光谱counterplot图;
图3示出了本发明实施例6制备的双发射波长荧光碳量子点在乙醇中的荧光光谱图;
图4示出了本发明实施例8制备的双发射波长荧光碳量子点在530ex下,pH从1.0变为13.0然后再变为1.0,反复10次的荧光强度折线图;
图5示出了本发明实施例9制备的双发射波长荧光碳量子点在乙醇中的荧光量子产率图;
图6示出了本发明实施例8制备的双发射波长红色荧光碳量子点在注入水中的稳定性;
图7示出了本发明实施例8制备的双发射波长红色荧光碳量子点在地层水中的稳定性;以及
图8示出了实施例8制备的双发射波长荧光碳量子点在注入井第1700m层位到采油井采出水中被测量出来时间和含量。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
针对背景技术中提到的技术问题,本发明的发明人进行了潜心研究,不断探索,采用两种固体原料和一种有机溶剂便得到了一种双发射波长红色碳量子点。
根据本发明一种典型的实施方式,提供一种双发射波长红色荧光碳量子点的制备方法。该制备方法包括以下步骤:S1,将盐酸胍和邻苯二胺分散于乙醇中,得到前驱体溶液;S2,将前驱体溶液在反应釜中进行反应,反应结束后,将反应液冷却至室温得混合溶液;S3,将混合溶液进行过滤纯化得到双发射红色碳量子点溶液;S4,将双发射红色碳量子点溶液除去液体溶剂并进行干燥,得到双发射波长红色荧光碳量子点固体粉末。
应用本发明的技术方案,氮源和碳源由盐酸胍和邻苯二胺提供,因其含有苯环和氨基,可在环上发生取代反应,称量一定量盐酸胍和邻苯二胺之后均匀分散于于乙醇中,只需一步反应即可制备得到双发射波长荧光碳量子点,一步溶剂热发,不需要其他官能团的加入就可以进行有机反应,副产物少,原料易得,成本低,所得的碳量子点荧光强度高、稳定性好、毒性小、荧光量子产率高,且成功应于油田注水井中的高渗通道的识别,此外,在岩石以识别裂缝、测量孔隙度和渗透率等石油多方面也有广阔的应用前景。
优选地,S1中前驱体溶液中盐酸胍与邻苯二胺的质量比为1:0.1~1:10;例如为1:0.1、1:0.5、1:1、1:2、1:4、1:6、1:8或1:10等。盐酸胍和邻苯二胺的质量比在1:1时,荧光强度最高且量子产率也发到峰值,在低于或高于1:1时都有明显降低。因此所述盐酸胍和邻苯二胺的质量比优选为1:1,以确保所得双发射波长荧光碳量子点拥有最佳的荧光效果。
在本发明一优选实施方式中,将盐酸胍和邻苯二胺均匀分散于乙醇中,进行超声后得到前驱体溶液;由于盐酸胍不溶于乙醇溶液,超声后得到的前驱体溶液为白色悬浊液。为得到均一的前驱体溶液,优选地,所述超声时间为10min。
在本发明一优选实施方式中,S2中反应釜为聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜。优选地,S2中反应的温度为140~240℃,优选200℃;反应的时间为1h以上,例如为2h、8h、10h、12h、14h或16h等,优选为6h。优选地,S3中过滤纯化采用圆筒形膜分离过滤器进行。多次过滤除去大颗粒,滤液即为红色碳量子点溶液。进一步优选地,圆筒形膜分离过滤器为截留分子量3kDa、5kDa、10kDa、20kDa和30kDa中的一种或者几种的组合。碳量子点的尺寸一般小于10nm,不能选择截留分子量过大的过滤头以免无法除去部分杂质。此外,S3中过滤纯化还可以使用0.22μm或者0.45μm的过滤头将制备的碳量子点溶液过滤多次。
根据本发明一种典型的实施方式,S4中将过滤液除去溶剂并干燥的步骤包括:将溶液在25~45℃条件下旋蒸除去溶剂,之后在45~85℃条件下烘干0.5-1h。本领域技术人员容易理解的,除溶剂和干燥的手段有很多种选择,例如真空干燥、冻干等,本发明在此并不做限定,只需达到除溶剂并干燥的效果即可。
根据本发明的一种典型的实施方式,提供上述制备方法制备得到的双发射波长红色荧光碳量子点。该双发射波长红色碳量子点荧光量子产率较高,发光性能好,中间产物和副产物少,反应速度快,经济且环保,并且所得的荧光碳量子点分散性好、粒度均匀、毒性极小,具有优异的可逆pH性能和良好的稳定性,水溶液中重金属的检测、油田注入井中的高渗通道的识别及在岩石裂缝、测量孔隙度和渗透率的测定等石油行业多领域都有广阔的应用前景。
优选地,双发射波长荧光碳量子点的尺寸为3~6nm。
根据本发明的一种典型的实施方式,提供以上双发射波长荧光碳量子点的油田上的应用,具体包括在岩石裂缝、孔隙度、渗透率和注水井高渗通道的判断的应用。
根据本发明的一种典型的实施方式,提供一种油田注入井中的高渗通道的识别方法。该识别方法包括以下步骤:1)将上述双发射波长荧光碳量子点加入到注入水溶液中,配制得到红色碳量子点液体溶液;2)将红色碳量子点溶液通过注入井输送至指定层位;3)红色碳量子点溶液在一段时间的注入水驱油作用下逐渐达到采油井井底;4)在采油井取样处,取一定量的油水混合物,在紫外灯下观察双发射波长荧光碳量子点的荧光,并用光谱仪测定双发射波长荧光碳量子点的含量;5)通过测定不同层位注入井双发射波长荧光碳量子点出现的时间及含量判断注入井高渗通道的层位。
由于不同区域地层水性质有所不同,因此,在对注入井进行示踪剂试验之前,优选的,首先测定注水油田地层水和双发射波长荧光碳量子点的配伍性和荧光萃灭现象,以确保注入示踪剂能起到良好的效果。
为了更清楚地说明本发明,下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
(a)取盐酸胍(0.2g)和邻苯二胺(0.02g)溶解于10mL乙醇中后超声10min,得到前驱体溶液。
(b)将得到的前驱体溶液置于50mL聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中,密封后在温度为140℃的条件下反应12h,自然冷却至室温,得到红色碳量子点混合溶液。
(c)将红色碳量子点溶液用截留分子量3kDa圆筒形膜分离过滤器进行过滤,收集滤过液,取20uL滤过液用乙醇稀释至2mL,用荧光谱仪对制备得到的双发射波长荧光碳量子点进行荧光强度的测定,最大激发波长为530nm,最大发射波长分别为595nm和650nm,荧光强度为3.0×105(a.u.)。
实施例2
(a)取盐酸胍(0.2g)和邻苯二胺(2g)溶解于10mL乙醇中后超声10min,得到前驱体溶液。
(b)将得到的前驱体溶液置于50mL聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中,密封后在温度为140℃的条件下反应12h,自然冷却至室温,得到红色碳量子点混合溶液。
(c)将红色碳量子点溶液用截留分子量3kDa圆筒形膜分离过滤器进行过滤,收集滤过液,取20uL滤过液用乙醇稀释至2mL,用荧光谱仪对制备得到的双发射波长荧光碳量子点进行荧光强度的测定,最大激发波长为530nm,最大发射波长分别为595nm和650nm,荧光强度为2.0×105(a.u.)。
实施例3
(a)取0.05g的盐酸胍和0.20g邻苯二胺,溶解于10mL乙醇中超声处理10min,得到前驱体溶液。
(b)将得到的前驱体溶液置于50mL聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中,密封后在温度为220℃的条件下反应8h,自然冷却至室温,得到深红色碳量子点溶液。
(c)将深红色碳量子点溶液用截留分子量3kDa圆筒形膜分离过滤器进行过滤,收集滤过液,旋蒸并干燥得到高荧光产率的碳量子点固体粉末。荧光强度为0.78×106(a.u.)。
参见图1,它是本实施例制备的双发射波长红色荧光碳量子点的透射电镜图,碳量子点呈规则的单分散球形。从图1测试得到平均粒径为3.56nm,其晶格间距约为0.1nm,反映出石墨的(100)晶面。
用荧光谱仪对制备得到的双发射波长红色荧光碳量子点进行荧光强度的测定,最大激发波长为530nm,最大发射波长分别为595nm和650nm,参见图2,为本实施例制备的双发射波长荧光碳量子点稀释在乙醇和中的荧光光谱counter plot图,从图中可以清晰的看到双发射波长。
实施例4
(a)取0.10g的盐酸胍和0.20g邻苯二胺,溶解于10mL乙醇中超声处理10min,得到前驱体溶液;
(b)将得到的前驱体溶液置于50mL聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中,密封后在温度为210℃的条件下反应8h,自然冷却至室温,得到红色溶液;
(c)将深红色溶液用截留分子量3kDa圆筒形膜分离过滤器进行过滤,收集滤过液,旋蒸并干燥得到高荧光产率的碳量子点固体粉末。本实施例得到的碳量子点在530nm光照射下发光强度为1.2×106(a.u.)。
实施例5
(a)取0.10g的盐酸胍和0.20g邻苯二胺,溶解于10mL乙醇中超声处理10min,得到前驱体溶液;
(b)将得到的前驱体溶液置于50mL聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中,密封后在温度为180℃的条件下反应12h,自然冷却至室温,得到红色溶液;
(c)将深红色溶液用截留分子量3kDa圆筒形膜分离过滤器进行过滤,收集滤过液,旋蒸并干燥得到高荧光产率的碳量子点固体粉末。本实施例得到的碳量子点在530nm光照射下发光强度为1.5×106(a.u.)。
实施例6
(a)取0.20g的盐酸胍和2.0g邻苯二胺,溶解于10mL乙醇中超声处理10min,得到前驱体溶液;
(b)将得到的前驱体溶液置于50mL聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中,密封后在温度为240℃的条件下反应4h,自然冷却至室温,得到红色溶液;
(c)将深红色溶液用截留分子量3kDa圆筒形膜分离过滤器进行过滤,收集滤过液,旋蒸并干燥得到高荧光产率的碳量子点固体粉末。本实施例得到的碳量子点在530nm光照射下发光强度为2.6×106(a.u.)。
图3是本发明实施例6制备的双发射波长荧光碳量子点在乙醇中的荧光光谱图。
实施例7
(a)取0.20g的盐酸胍和0.20g邻苯二胺,溶解于10mL乙醇中超声处理10min,得到前驱体溶液;
(b)将得到的前驱体溶液置于50mL聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中,密封后在温度为190℃的条件下反应8h,自然冷却至室温,得到红色溶液;
(c)将深红色溶液用截留分子量3kDa圆筒形膜分离过滤器进行过滤,收集滤过液,旋蒸并干燥得到高荧光产率的碳量子点固体粉末。本实施例得到的碳量子点在530nm光照射下发光强度为2.0×106(a.u.)。
实施例8
(a)取0.20g的盐酸胍和0.20g邻苯二胺,溶解于10mL乙醇中超声处理10min,得到前驱体溶液;
(b)将得到的前驱体溶液置于50mL聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中,密封后在温度为200℃的条件下反应8h,自然冷却至室温,得到红色溶液;
(c)将深红色溶液用截留分子量3kDa圆筒形膜分离过滤器进行过滤,收集滤过液,旋蒸并干燥得到高荧光产率的碳量子点固体粉末。本实施例得到的碳量子点在530nm光照射下发光强度为2.8×106(a.u.)。
图4是本实施制备的双波长红色荧光碳量子点在530nm激发光下,pH从1.0变为13.0然后再变为1.0,反复10次的荧光强度折线图。由此可以看出此碳点在530nm激发光下具有良好的pH响应特性以及可逆特性。
实施例9
(a)取0.20g的盐酸胍和0.20g邻苯二胺,溶解于10mL乙醇中超声处理10min,得到前驱体溶液。
(b)将得到的前驱体溶液置于50mL聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中,密封后在温度为200℃的条件下反应6h,自然冷却至室温,得到双发射波长红色荧光碳量子点溶液。
(c)将红色碳量子点溶液用截留分子量3kDa圆筒形膜分离过滤器进行过滤,收集滤过液。本实施例得到的碳量子点在530nm光照射下发光强度为3.0×106(a.u.)。此时,荧光强度达到最高值,相应地,荧光量子产率也增至最高,可以达到49.5%,
从图5可以看出本发明实施例9制备的双发射波长荧光碳量子点在乙醇中的荧光量子产率。
将得到的双发射波长红色荧光碳量子点粉末用水再次分散,应用于提供一种判断注水井高渗通道的方法。
实验例10
由于不同区域地层水性质有所不同,因此,在对注入井进行示踪剂试验之前,首先测定注水油田地层水和荧光示踪剂的配伍性和荧光萃灭现象,以确保注入示踪剂能起到良好的效果。将实施例8制备的双发射波长荧光碳量子点粉末0.05g加入到10毫升注入水溶液中,搅拌均匀充分溶解配制得到红色碳量子点液体溶液,放置不同时间,在激发波长为530nm下测定发射波长强度。图6是本发明实施例8制备的双发射波长红色荧光碳量子点在注入水中的稳定性,从图中可以看出,本发明制备的红色荧光碳量子点在注入水中的荧光强度很稳定,不被萃灭。
实验例11
将实施例8制备的双发射波长红色荧光碳量子点与测定层位的地下水进行混合,测定荧光强度。双发射波长荧光碳量子点粉末0.05g加入到10毫升地下水中,搅拌均匀充分溶解配制得到红色碳量子点液体溶液,放置不同时间,在激发波长为530nm下测定发射波长强度。图7是本发明实施例8制备的双发射波长红色荧光碳量子点在地下水中的稳定性,从图中可以看出,本发明制备的红色荧光碳量子点与地下水有很好的配伍性,可以进行下一步试验。
实验例12
将实施例8制备的双发射波长荧光碳量子点通过注入井输送至指定层位;在采油井取样处,取一定量的油水混合物,在紫外灯下可以观察所述加入碳量子点的荧光,并用光谱仪测定其含量。通过测定不同层位注入井碳量子点在采油井中出现的时间及含量判断注入井高渗通道的层位。图8为不同层位注入的碳量子点在油井端出现的时间和含量,从图中可以看出注入井1704米为高渗透层位。
通过上述试验,可以得出,本发明方法制备的荧光碳量子点光学稳定性好,高渗透设别能力强,在油田上具有较好的应用前景和较强的应用价值。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种双发射波长红色荧光碳量子点的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,将盐酸胍和邻苯二胺分散于乙醇中,得到前驱体溶液;
S2,将所述前驱体溶液在反应釜中进行反应,反应结束后,将反应液冷却至室温得混合溶液;
S3,将所述混合溶液进行过滤纯化得到双发射红色碳量子点溶液;
S4,将所述双发射红色碳量子点溶液除去液体溶剂并进行干燥,得到双发射波长红色荧光碳量子点固体粉末。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述前驱体溶液中盐酸胍与邻苯二胺的质量比为1:0.01~1:10。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述S1中,将盐酸胍和邻苯二胺分散于乙醇中,进行超声后得到所述前驱体溶液。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述S2中,所述反应釜为聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述S2中,所述反应的温度为140~240℃;所述反应的时间为2-8h及以上。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述S3中,所述过滤纯化采用圆筒形膜分离过滤器进行;
优选地,所述圆筒形膜分离过滤器为截留分子量3kDa、5kDa、10kDa、20kDa和30kDa中的一种或者几种的组合。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述S4包括:将双发射红色碳量子点溶液在25~45℃条件下旋蒸除去溶剂,之后在45~85℃条件下烘干至变为干粉末。
8.如权利要求1至7中任一项所述的制备方法制备得到的双发射波长红色荧光碳量子点。
9.权利要求8所述的双发射波长红色荧光碳量子点在重金属离子检测、油田注入井中的高渗通道的识别、岩石的裂缝识别、孔隙度测量和渗透率测量中作为示踪剂的应用。
10.一种油田注入井中的高渗通道的识别方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将权利要求8所述的双发射波长荧光碳量子点加入到注入水溶液中,配制得到红色碳量子点液体溶液;
2)将所述红色碳量子点溶液通过注入井输送至指定层位;
3)所述红色碳量子点溶液在一段时间的注入水驱油作用下逐渐达到采油井井底;
4)在采油井取样处,取一定量的油水混合物,在紫外灯下观察所述双发射波长荧光碳量子点的荧光,并用光谱仪测定所述双发射波长荧光碳量子点的含量;
5)通过测定不同层位注入井所述双发射波长荧光碳量子点出现的时间及含量判断注入井高渗通道的层位。
11.根据权利要求10所述的识别方法,其特征在于,所述识别方法在所述步骤1)之前还包括:测定注水油田地层水和所述双发射波长荧光碳量子点的配伍性和荧光萃灭现象。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115125000A (zh) * 2022-07-06 2022-09-30 重庆国科医创科技发展有限公司 红光发射碳量子点的制备方法及该碳量子点的应用
CN116200191A (zh) * 2022-08-31 2023-06-02 新疆大学 一种多色碳点油田示踪剂的制备方法及其应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106894038A (zh) * 2017-03-08 2017-06-27 湖南农业大学 一种氮掺杂荧光碳点的脉冲电位制备法
CN107236542A (zh) * 2017-07-21 2017-10-10 武汉大学 基于掺氮碳点荧光膜的制备方法
US20180006257A1 (en) * 2016-06-30 2018-01-04 Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College Carbon dot multicolor phosphors
CN108102650A (zh) * 2018-01-29 2018-06-01 陕西师范大学 一种高浓度吡啶氮原子掺杂型碳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
US20180006257A1 (en) * 2016-06-30 2018-01-04 Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College Carbon dot multicolor phosphors
CN106894038A (zh) * 2017-03-08 2017-06-27 湖南农业大学 一种氮掺杂荧光碳点的脉冲电位制备法
CN107236542A (zh) * 2017-07-21 2017-10-10 武汉大学 基于掺氮碳点荧光膜的制备方法
CN108102650A (zh) * 2018-01-29 2018-06-01 陕西师范大学 一种高浓度吡啶氮原子掺杂型碳量子点及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115125000A (zh) * 2022-07-06 2022-09-30 重庆国科医创科技发展有限公司 红光发射碳量子点的制备方法及该碳量子点的应用
CN115125000B (zh) * 2022-07-06 2023-11-03 重庆国科医创科技发展有限公司 红光发射碳量子点的制备方法及该碳量子点的应用
CN116200191A (zh) * 2022-08-31 2023-06-02 新疆大学 一种多色碳点油田示踪剂的制备方法及其应用

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