CN116590006A - 一种红色发光碳点的制备方法及所得产品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红色发光碳点的制备方法及所得产品，以蔗渣为原料，首先将原料进行高温碳化，然后将高温碳化后的原料与氯金酸混合进行机械化学预反应处理和低功率微波加热处理，然后进行高温聚合反应，得到金掺杂的前驱体；将金掺杂的前驱体与巯基乙酸或巯基丙酸混合，进行高功率微波煅烧处理，得到表面修饰羧基的红色发光碳点。本发明碳点表面结晶性好、粒度分布窄，具有较高的发光效率和亮度，解决了普通红色碳点发光单色性不好、发光效率低、发光亮度低的问题；本发明制备方法简单、易于实施，碳点亮度高、单色性好，发光性能优异，且表面修饰了羧基，在生物探针、荧光示踪、发光等领域具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳点的制备方法，具体涉及一种发光效率高、以蔗渣为原料、金掺杂的表面修饰羧基的红色发光碳点的制备方法及所得产品，属于发光材料及应用技术领域。
背景技术
碳点又称作碳纳米粒子﹑碳纳米点、纳米级石墨相碳颗粒,是指具有单层或小于5层石墨烯的碳核结构,其尺寸通常小于100纳米,层状结构决定了碳点的尺寸具有典型的各向异性,横向尺寸大于纵向的高度,通常所说的碳点的尺寸就是其横向的尺寸,具有典型的碳晶格结构。
荧光碳点是一种新型荧光纳米材料，通常由碳水化合物热处理得到，具备较高的抗光漂白稳定性、无毒、生物相容性、容易制备等特点，特别是利用生物质废料制备的碳点，安全环保，有望取代镉基II-VI族量子点及含铅的钙钛矿量子点，受到广泛关注，在药物运载、生物标记、离子检测、发光二极管照明上均得到广泛应用。
碳点在生物传感器、医学成像设备和发光二极管的领域中也有重要的应用。碳点作为发光材料通常是球状结构，可以分为晶格明显的碳纳米点和无晶格的碳纳米点。由于碳纳米点结构的多样性，不同方式制备的碳纳米点发光中心、发光机理和发光效率存在较大的不同。通常，发光碳点的发光峰比较宽，且发光效率不高，这限制了其应用，碳点的发光效率不受碳核控制，碳点的表面基团对发光效率有着不可忽略的影响，特别是对于红色发光的碳点，不仅发光峰宽，经常会出现多个发光峰的交互重叠，单色性差，因此影响了其应用，所以如何制备高结晶性的、窄粒度分布的、单色性好的、发光效率高的红色碳点成为关注的焦点。
发明内容
本发明的目的是提供一种高亮度、单色性好的红色发光碳点的制备方法及所得产品，该方法制备过程可控，可重复性好，便于工业化生产，所得碳点结晶性高、粒度分布窄，能发出单一的红光，且发光亮度高，发光效率高，具有较强的应用潜力。
本发明以蔗渣为原料，首先将原料进行高温碳化，然后将高温碳化后的原料与氯金酸混合并进行预处理，使金离子与碳化物进行机械化学预反应，之后将混合物在低功率微波下进行处理，再在高温下进行热聚合，得到金掺杂的前驱体，高的反应温度使Au离子充分还原，且均匀地分散于石墨相碳网络中，形成金单原子或团簇，Au单原子或团簇的均匀分布减少了结构缺陷，提高了碳点的亮度；然后将金掺杂的前驱体与巯基乙酸或巯基丙酸混合，在较高功率微波下进行煅烧处理，得到表面具有羧基的红色发光碳点，该碳点发光亮度高，表面有羧基，将在生物影像等领域有重要的应用。
本发明具体技术方案如下：
一种红色发光碳点的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将蔗渣进行高温碳化处理，得到石墨相碳；
(2)将石墨相碳与氯金酸混合，通过研磨进行机械化学预反应处理；
(3)将机械化学预反应处理后的混合物先在低功率微波下进行加热处理，然后再升温进行聚合反应，得到金掺杂的前驱体；
(4)将金掺杂的前驱体与巯基乙酸或巯基丙酸混合，在高功率微波下进行煅烧处理，得到表面具有羧基的红色发光碳点。
进一步的，本发明所用的蔗渣指的是甘蔗榨糖后的残渣，主要是碳水化合物，通过高温碳化处理排除其糖分并得到高结晶性的石墨相碳。高温碳化在气体保护下进行，保护气体可以是氮气、氩气等惰性气体。高温碳化的目的是为了让蔗渣充分的碳化，其温度和时间的选择满足这一要求即可。常规的碳化温度一般为600-800℃，例如600℃、650℃、700℃、750℃、800℃，在此高温下，蔗渣能够快速转化为高结晶性的石墨相碳，处理时间一般为0.5-2小时。
进一步的，高温碳化后得到的石墨相碳与氯金酸通过机械化学预反应处理、低功率微波处理及高温热聚合得到金掺杂的前驱体。通过这些处理过程的设计和结合，确保了金离子能够全部均匀的进入石墨相碳网络中，减少金的团聚，均匀分散的金单原子或团簇有助于减少碳点的结构缺陷，改善碳点的发光性质，提高碳点的发光亮度。
进一步的，本发明所指的机械化学预反应处理的操作过程为：将高温碳化后得到的石墨相碳与氯金酸混合，加入溶剂，然后沿一个方向进行研磨，研磨至溶剂完全挥发；然后再次加入溶剂按照相同的方式进行研磨，重复操作5次，即一共研磨6次，研磨后石墨相碳与氯金酸的体积产生膨胀，发生了预反应。
进一步的，机械化学预反应处理时，氯金酸的用量为石墨相碳质量的1-2％。
进一步的，机械化学预反应处理时，所述溶剂为体积比1:2-4:0.01-0.02的水、乙醇和油酸的混合物。
进一步的，机械化学预反应处理时，石墨相碳与氯金酸的总质量与溶剂的体积比为2-10g：3-5ml，例如2g：3-5ml、3g：3-5ml、4g：3-5ml、5g：3-5ml、6g：3-5ml、7g：3-5ml、8g：3-5ml、9g：3-5ml、10g：3-5ml。
进一步的，步骤(3)中，低功率微波加热处理的微波功率为2-4W，加热温度为150-180℃，处理时间为20-50分钟。
进一步的，步骤(3)中，聚合反应的温度为800-900℃，处理时间为1-2小时。
进一步的，步骤(3)中，聚合反应时，优选以2-5℃/min的升温速率升至800-900℃。
进一步的，步骤(4)中，金掺杂的前驱体与巯基乙酸或巯基丙酸混合，通过高功率微波煅烧处理，得到最终的产品。高功率微波煅烧处理既确保了羧基的修饰，又进一步减少了碳点的表面缺陷，确保了最终的红色碳点具有好的分散性和窄的粒度分布，增加了碳点的发光单色性和发光亮度。
进一步的，步骤(4)中的巯基乙酸或巯基丙酸的质量为步骤(2)中氯金酸质量的1.5-3倍。
进一步的，步骤(4)中，高功率微波煅烧处理的微波功率为12-18W，煅烧温度为220-280℃，煅烧时间为2-4小时。
进一步的，高功率微波煅烧处理得到的红色发光碳点能够在超声下分散到水中，在水中的分散性好。
按照本发明上述方法得到的红色发光碳点结晶性好、粒度分布窄、分散性好、单色性好、发光亮度高、发光性能优异，平均粒度小于12纳米，且表面修饰有羧基，在影像探针、生物标识等领域具有很好的应用前景。因此，该性能优异的红色发光碳点也在本发明保护范围之内。
本发明采用特殊的方法制备了红色发光碳点，前期的机械化学预反应处理、低功率微波加热处理确保了Au离子的均匀分布，聚合反应时因为有金均匀分散在石墨相碳网络结构中，在高的聚合温度下可以得到较好的金掺杂的碳点前驱体，金单原子或团簇可以减少碳点的结构缺陷，改善碳点的发光性质；后期的高功率微波煅烧处理既连接了羧基，又进一步减少了碳点的表面缺陷，最后所得碳点粒度分布窄、颗粒平均粒度小于12纳米，分散性好、结晶性高，能够发射单一的红光，且发光亮度高，发光效率高，解决了普通红色碳点发光单色性不好、发光效率低、发光亮度低的问题。
本发明制备方法简单、易于实施，所得碳点发光亮度高、单色性好，发光性能优异，由于表面修饰了羧基，在生物探针、荧光示踪、发光等领域具有很好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1所得碳点的电镜照片。
图2为实施例1所得碳点的荧光光谱。
图3为对比例4所得碳点的荧光光谱。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行进一步的阐述，应该明白的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例1
1.1将10g干燥的蔗渣在惰性条件下700摄氏度煅烧1小时，之后研磨成细粉备用；
1.2取步骤1.1的细粉5克，加入氯金酸75mg，加入水1mL,乙醇3mL,油酸10微升，在玛瑙研钵中沿一个方向研磨，直至溶剂完全挥发；然后再按照相同的方式加入溶剂、进行研磨，重复操作5次；
1.3取步骤1.2的样品5g，在输出功率为3W的微波炉中处理35分钟，温度为160摄氏度。
1.4取步骤1.3的样品5g,按照2℃/min的升温速率升至800℃进行热聚合反应1.2小时，之后水洗干燥；
1.5取步骤1.4的细粉5克，加入巯基乙酸150mg,在输出功率为15W的微波炉中处理3小时，温度为260摄氏度，得到表面修饰羧基的红色发光碳点。将该表面修饰羧基的红色发光碳点超声分散到水中，碳点在水中分散性好，无团聚。图1为所得碳点的电镜照片，从图中可以看出碳点粒度分布窄，粒度为10±2nm，表面光滑。图2为所得碳点的荧光光谱图，从图中可以看出其发射光谱为纯的红色，荧光光谱窄，发光亮度高，单色性好，在可见光下也可以看到亮的红色。
实施例2
2.1将10g干燥的蔗渣在惰性条件下600摄氏度煅烧1小时，之后研磨成细粉备用；
2.2取步骤2.1的细粉5克，加入氯金酸50mg，加入水1mL,乙醇3mL,油酸10微升，在玛瑙研钵中沿顺时针方向研磨，直至溶剂完全挥发；然后再按照相同的方式加入溶剂、进行研磨，重复操作5次；
2.3取步骤2.2的样品5g,在输出功率为3W的微波炉中处理20分钟，温度为150摄氏度。
2.4取步骤2.3的样品5g,按照3℃/min的升温速率升至900℃进行热聚合反应1.2小时，之后水洗干燥；
2.5取步骤2.4的细粉5克，加入巯基丙酸100mg,在输出功率为15W的微波炉中处理3小时，温度为220摄氏度，得到表面修饰羧基的红色发光碳点。将该表面修饰羧基的红色发光碳点超声分散到水中，碳点在水中分散性好，无团聚。紫外灯照射下，碳点发出明亮而单一的红色，碳点的粒度为10±2.1nm，发光强度高，单色性好，在可见光下也可以看到亮的红色，其发射光谱与实施例1相似。
实施例3
3.1将10g干燥的蔗渣在惰性条件下650摄氏度煅烧1小时，之后研磨成细粉备用；
3.2取步骤3.1的细粉5克，加入氯金酸100mg，加入水1mL,乙醇3mL,油酸10微升，在玛瑙研钵中沿逆时针方向研磨，直至溶剂完全挥发；然后再按照相同的方式加入溶剂、进行研磨，重复操作5次；
3.3取步骤3.2的样品5g,在输出功率为3W的微波炉中处理50分钟，温度为180摄氏度。
3.4取步骤3.3的样品5g,按照5℃/min的升温速率升至850℃进行热聚合反应1.2小时，之后水洗干燥；
3.5取步骤3.4的细粉5克，加入巯基乙酸200mg,在输出功率为15W的微波炉中处理3小时，温度为280摄氏度，得到表面修饰羧基的红色发光碳点。将该表面修饰羧基的红色发光碳点超声分散到水中，碳点在水中分散性好，无团聚。紫外灯照射下，碳点发出明亮而单一的红色，碳点的粒度为9.5±2.3nm，发光亮度高，在可见光下也可以看到亮的红色，其发射光谱与实施例1相似。
对比例1
1.1同实施例1.1；
1.2取步骤1.1的细粉5克，加入氯金酸75mg，加入水1mL,乙醇3mL,油酸10微升，在玛瑙研钵中研磨混合均匀，直至溶剂完全挥发；
1.3同实施例1.3。
1.4同实施例1.4；
1.5同实施例1.5。
所得碳点经透射电镜观察显示分布有个别大的金颗粒，利用ICP分析未检出S元素，说明碳点表面无羧基分布，巯基乙酸没有连接到碳点表面，经透射电镜观察碳点的粒度分布为从10nm-100nm，其发光很弱，紫外灯下看到很暗的红色。
对比例2
按照实施例1的方法制备发光碳点，不同的是：步骤1.3的操作方式为：取步骤1.2的样品5g,在输出功率为8W的微波炉中处理35分钟，温度为160摄氏度。
结果样品经透射电镜检测，观察到有单独的30nm的金颗粒，碳点的粒度分布为17±4.5nm，样品在紫外灯下发出很弱的红色。
对比例3
3.1将10g干燥的蔗渣在惰性条件下700摄氏度煅烧1小时，之后研磨成细粉备用；
3.2取步骤1.1的细粉5克，加入氯金酸75mg，在玛瑙研钵中研磨混合10min；
3.3取步骤3.2的样品，按照2℃/min的升温速率升至800℃进行热聚合反应1.2小时，之后水洗干燥；
3.4取步骤3.3的细粉5克，加入巯基乙酸150mg,在输出功率为15W的微波炉中处理3小时，温度为260摄氏度，得到表面修饰羧基的红色发光碳点。结果显示碳点在水中分散性很差，很难得到均匀的溶液，样品在紫外灯下几乎看不到发光。
对比例4
按照实施例1的方法制备发光碳点，不同的是：步骤1.5的操作方式为：取步骤1.4的细粉5克，加入巯基乙酸150mg,加热至260摄氏度搅拌处理3小时。结果显示，所得碳点表面修饰有羧基，碳点的粒度分布宽，大的颗粒约几百纳米，小的颗粒约5纳米，碳点超声分散到水中一分钟后全部沉淀，碳点的发射光谱很宽，显示弱的蓝绿色发光，观察不到红色，其荧光光谱如图3所示。
Claims (10)
1.一种红色发光碳点的制备方法，其特征是包括以下步骤：
(1)将蔗渣进行高温碳化处理，得到石墨相碳；
(2)将石墨相碳与氯金酸混合，通过研磨进行机械化学预反应处理；
(3)将机械化学预反应处理后的混合物先在低功率微波下进行加热处理，然后再升温进行聚合反应，得到金掺杂的前驱体；
(4)将金掺杂的前驱体与巯基乙酸或巯基丙酸混合，在高功率微波下进行煅烧处理，得到表面具有羧基的红色发光碳点。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤(1)中，高温碳化在气体保护下进行，碳化温度为600-800℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤(2)中，氯金酸的用量为石墨相碳质量的1-2％。
4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征是：步骤(2)中，机械化学预反应处理的操作方式为：将高温碳化后的石墨相碳与氯金酸混合，加入溶剂，然后研一个方向进行研磨，研磨至溶剂完全挥发；然后再次加入溶剂按照相同的方式进行研磨，重复操作5次。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是：步骤(2)中，机械化学预反应处理时，所述溶剂为体积比1:2-4:0.01-0.02的水、乙醇和油酸的混合物，石墨相碳与氯金酸的总质量与溶剂的体积比为2-10g：3-5ml。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤(3)中，低功率微波加热处理的微波功率为2-4W，加热温度为150-180℃，处理时间为20-50分钟。
7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征是：步骤(3)中，聚合反应的温度为800-900℃，处理时间为1-2小时。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤(4)中的巯基乙酸或巯基丙酸的质量为步骤(2)中氯金酸质量的1.5-3倍。
9.根据权利要求1或8所述的制备方法，其特征是：步骤(4)中，高功率微波煅烧处理的微波功率为12-18W，煅烧温度为220-280℃，煅烧时间为2-4小时。
10.按照权利要求1-9中任一项所述的红色发光碳点的制备方法制得的红色发光碳点。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN109679646A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-04-26 | 吉林大学 | 一种高稳定碳点-二氧化硅复合粒子的制备方法 |
| CN109777408A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-05-21 | 中南民族大学 | 一种高荧光量子产率氮掺杂碳点及其制备方法和应用 |
| CN111220672A (zh) * | 2020-02-15 | 2020-06-02 | 江苏大学 | 基于能量共振转移检测Hg2+的自增强电化学发光适配体传感器的制备方法 |
| CN115436338A (zh) * | 2022-09-07 | 2022-12-06 | 贺州学院 | 一种检测茶叶中毒死蜱的方法 |
| CN116023939A (zh) * | 2022-12-21 | 2023-04-28 | 宁波慈溪生物医学工程研究所 | 金属掺杂碳量子点、比色传感溶液、比色阵列传感器及其制备方法、检测生物硫醇的方法 |
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2023
- 2023-05-05 CN CN202310511316.6A patent/CN116590006B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109679646A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-04-26 | 吉林大学 | 一种高稳定碳点-二氧化硅复合粒子的制备方法 |
| CN109777408A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-05-21 | 中南民族大学 | 一种高荧光量子产率氮掺杂碳点及其制备方法和应用 |
| CN111220672A (zh) * | 2020-02-15 | 2020-06-02 | 江苏大学 | 基于能量共振转移检测Hg2+的自增强电化学发光适配体传感器的制备方法 |
| CN115436338A (zh) * | 2022-09-07 | 2022-12-06 | 贺州学院 | 一种检测茶叶中毒死蜱的方法 |
| CN116023939A (zh) * | 2022-12-21 | 2023-04-28 | 宁波慈溪生物医学工程研究所 | 金属掺杂碳量子点、比色传感溶液、比色阵列传感器及其制备方法、检测生物硫醇的方法 |
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