氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)制備的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)制備的方法，具體地說是一種具有發(fā)光性能的含氟碳量子點(diǎn)制備的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熒光碳量子點(diǎn)是熒光材料中的一種新興的材料，是一種零維材料。與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體量子點(diǎn)和有機(jī)染料相比，熒光碳量子點(diǎn)具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，比如:優(yōu)良的水溶解性能、化學(xué)穩(wěn)定性、抗光漂白性、低毒性、較好的生物相容性等。這些優(yōu)良的特征使得熒光碳量子點(diǎn)在光催化、生物成像和生物化學(xué)分析等領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用價值。
[0003]為了調(diào)控?zé)晒馓剂孔狱c(diǎn)的性能和拓展它的應(yīng)用范圍，雜原子(如氮、硼、氯、硫等)的引入通常會賦予碳量子點(diǎn)優(yōu)異的性能。氟原子與碳原子具有較高的電負(fù)差，因此氟原子摻雜可以用于調(diào)節(jié)碳量子點(diǎn)的能帶結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響碳量子點(diǎn)的電學(xué)性能。此外氟原子是一種很強(qiáng)的吸電子基團(tuán)，可以提高碳量子點(diǎn)的光學(xué)穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。
[0004]目前報(bào)道的氟原子摻雜的碳量子點(diǎn)有氟摻雜石墨烯量子點(diǎn)，自下而上法制備的氟摻雜量子點(diǎn)并沒有報(bào)道過。氟化石墨烯量子點(diǎn)主要是通過氟化石墨烯在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿中高溫裂解制得。此種工藝具有產(chǎn)率低、耗能高、制備過程復(fù)雜的缺點(diǎn)，同時原料比較單一。因此開發(fā)一種產(chǎn)量達(dá)到幾十毫克甚至幾百毫克的氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)的制備方法顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對目前氟化石墨烯量子點(diǎn)制備方法中產(chǎn)率低、耗能高、制備過程復(fù)雜的缺點(diǎn)，本發(fā)明目的提供產(chǎn)量達(dá)到幾十毫克甚至幾百毫克的氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)，以滿足對氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)的需求。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)制備的方法，通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007](I)在聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中加入7-250mmol/L葡萄糖分散液，然后加入與葡萄糖分散液體積比為2.5 % -12.5 %的氫氟酸溶液，蓋好，密封。
[0008](2)將(I)中的反應(yīng)釜放入馬弗爐中，160-210 °C中反應(yīng)6-24h。
[0009](3)將(2)中得到的溶液經(jīng)孔徑為0.22μπι的濾膜除去大顆粒，獲得的濾液加入到透析袋中透析(截留分子量為500D)，透析液為去離子水，透析時間為2-7天，每隔6小時換一次去咼子水。
[0010](4)將透析袋里的產(chǎn)物轉(zhuǎn)入燒瓶中，通過減壓蒸餾除去溶劑。
[0011](5)將(4)中得到的固體至于真空干燥箱中干燥48h，得到氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)產(chǎn)物。
[0012]所述步驟(I)中，氫氟酸是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的HF水溶液；
[0013]所述步驟(I)中的葡萄糖分散液所用的溶劑為無水乙醇、乙腈和乙酸乙酯。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0015](I)本發(fā)明操作簡單，原料來源廣，成本低，產(chǎn)量高，而且后處理簡單，一步反應(yīng)制得氟摻雜焚光碳量子點(diǎn)。
[0016](2)獲得的氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)具有很好光穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)定性，可用應(yīng)于光催化、生物成像和生物化學(xué)分析等領(lǐng)域。具有非常好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0017]圖1為實(shí)例I制備得到的氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)的透射電鏡圖；
[0018]圖2為實(shí)例I制備得到的氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)在不同激發(fā)波長下的熒光發(fā)射譜圖；
[0019]圖3為實(shí)例I制備得到的氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)的紫外-可見光吸收光譜圖；
[0020]圖4為實(shí)例I制備得到的氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)的X射線光電子能譜圖。
具體實(shí)施方案
[0021 ]以下通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行說明。
[0022]實(shí)例 I
[0023 ] (I)在聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中加入7mmo I /L葡萄糖分散液40mL，分散液溶劑為乙醇，然后加入ImL氫氟酸，蓋好，密封。
[0024](2)將(I)中的反應(yīng)釜放入馬弗爐中，200 0C中反應(yīng)24h。
[0025](3)將(2)中得到的溶液經(jīng)孔徑為0.22μπι的濾膜除去大顆粒，獲得的濾液加入到透析袋中透析(截留分子量為500D)，透析液為去離子水，透析時間為2-7天，每個6小時換一次去咼子水。
[0026](4)將透析袋里的產(chǎn)物轉(zhuǎn)入燒瓶中，通過減壓蒸餾除去溶劑。
[0027](5)將(4)中的到的固體至于真空干燥箱中干燥48h，得到氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)產(chǎn)物。獲得產(chǎn)物質(zhì)量為19.8mg。
[0028]實(shí)例I制備的氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)的尺寸大小分布在5nm以下(如圖1所示)。
[0029]實(shí)例I制備的氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)的發(fā)射譜圖隨激發(fā)波長的增加逐漸紅移，當(dāng)激發(fā)波長為400nm時，在500nm處出現(xiàn)最大發(fā)射峰(如圖2所示)。
[0030]實(shí)例I制備的氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)紫外-可見光吸收光譜中在240nm處有個吸收峰如圖3所示。
[0031]實(shí)例I制備的氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)的X射線光電子能譜中現(xiàn)實(shí)含有C、0、F元素，如圖4所示。
[0032]實(shí)例2
[0033](I)在聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中加入28mmol/L葡萄糖分散液40mL，分散液溶劑為乙腈，然后加入2mL氫氟酸，蓋好，密封。
[0034](2)將(I)中的反應(yīng)釜放入馬弗爐中，180°C中反應(yīng)24h。
[0035](3)將(2)中得到的溶液經(jīng)孔徑為0.22μπι的濾膜除去大顆粒，獲得的濾液加入到透析袋中透析(截留分子量為500D)，透析液為去離子水，透析時間為2-7天，每個6小時換一次去咼子水。
[0036](4)將透析袋里的產(chǎn)物轉(zhuǎn)入燒瓶中，通過減壓蒸餾除去溶劑。
[0037](5)將(4)中的到的固體至于真空干燥箱中干燥48h，得到氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)產(chǎn)物。獲得產(chǎn)物質(zhì)量為46.8mg。
[0038]實(shí)例3
[0039](I)在聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中加入14mmol/L葡萄糖分散液40mL，分散液溶劑為乙醇，然后加入ImL氫氟酸，蓋好，密封。
[0040](2)將(I)中的反應(yīng)釜放入馬弗爐中，160°C中反應(yīng)24h。
[0041](3)將(2)中得到的溶液經(jīng)孔徑為0.22μπι的濾膜除去大顆粒，獲得的濾液加入到透析袋中透析(截留分子量為500D)，透析液為去離子水，透析時間為2-7天，每個6小時換一次去咼子水。
[0042](4)將透析袋里的產(chǎn)物轉(zhuǎn)入燒瓶中，通過減壓蒸餾除去溶劑。
[0043](5)將(4)中的到的固體至于真空干燥箱中干燥48h，得到氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)產(chǎn)物。獲得產(chǎn)物質(zhì)量為22.2mg。
[0044]實(shí)例4
[0045](I)在聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中加入14mmol/L葡萄糖分散液40mL，分散液溶劑為乙酸乙酯，然后加入ImL氫氟酸，蓋好，密封。
[0046](2)將(I)中的反應(yīng)釜放入馬弗爐中，200°C中反應(yīng)12h。
[0047](3)將(2)中得到的溶液經(jīng)孔徑為0.22μπι的濾膜除去大顆粒，獲得的濾液加入到透析袋中透析(截留分子量為500D)，透析液為去離子水，透析時間為2-7天，每個6小時換一次去咼子水。
[0048](4)將透析袋里的產(chǎn)物轉(zhuǎn)入燒瓶中，通過減壓蒸餾除去溶劑。
[0049](5)將(4)中的到的固體至于真空干燥箱中干燥48h，得到氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)產(chǎn)物。獲得產(chǎn)物質(zhì)量為41.6mg。
[0050]實(shí)例5
[0051 ] (I)在聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中加入250mmol/L葡萄糖分散液40mL，分散液溶劑為乙醇，然后加入5mL氫氟酸，蓋好，密封。
[0052](2)將(I)中的反應(yīng)釜放入馬弗爐中，160°C中反應(yīng)24h。
[0053](3)將(2)中得到的溶液經(jīng)孔徑為0.22μπι的濾膜除去大顆粒，獲得的濾液加入到透析袋中透析(截留分子量為500D)，透析液為去離子水，透析時間為2-7天，每個6小時換一次去咼子水。
[0054](4)將透析袋里的產(chǎn)物轉(zhuǎn)入燒瓶中，通過減壓蒸餾除去溶劑。
[0055](5)將(4)中的到的固體至于真空干燥箱中干燥48h，得到氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)產(chǎn)物。獲得產(chǎn)物質(zhì)量為145.lmg。
[0056]本發(fā)明公開和提出的一種氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)制備的方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改變條件路線等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)，盡管本發(fā)明的方法和制備技術(shù)已通過較佳實(shí)施例子進(jìn)行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本
【發(fā)明內(nèi)容】
、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和技術(shù)路線進(jìn)行改動或重新組合，來實(shí)現(xiàn)最終的制備技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)制備的方法，其特征是步驟如下: (1)在聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中加入7-250mmol/L葡萄糖分散液，然后加入與葡萄糖分散液體積比為2.5 % -12.5 %的氫氟酸溶液，蓋好，密封； (2)將(I)中的反應(yīng)釜放入馬弗爐中，160-210°C中反應(yīng)6-24h。 (3)將(2)中得到的溶液經(jīng)孔徑為0.22μπι的濾膜除去大顆粒，獲得的濾液加入到透析袋中透析(截留分子量為500D)，透析液為去離子水，透析時間為2-7天，每個6小時換一次去離子水。 (4)將透析袋里的產(chǎn)物轉(zhuǎn)入燒瓶中，通過減壓蒸餾除去溶劑。 (5)將(4)中的到的固體至于真空干燥箱中干燥48h，得到氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)產(chǎn)物。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是氫氟酸是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的HF水溶液。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是葡萄糖分散液所用的溶劑為無水乙醇、乙腈或乙酸乙酯。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)制備的方法，在聚四氟乙烯水熱反應(yīng)釜中加入7-250mmol/L葡萄糖分散液，然后加入與葡萄糖分散液體積比為2.5％-12.5％的氫氟酸溶液；將反應(yīng)釜放入馬弗爐中，160-210℃中反應(yīng)6-24h。將得到的溶液經(jīng)孔徑為0.22μm的濾膜除去大顆粒，獲得的濾液加入到透析袋中透析，透析液為去離子水，透析時間為2-7天；將透析袋里的產(chǎn)物轉(zhuǎn)入燒瓶中，通過減壓蒸餾除去溶劑。將固體至于真空干燥箱中干燥48h，得到氟摻雜熒光碳量子點(diǎn)產(chǎn)物。本發(fā)明操作簡單，原料來源廣，成本低，產(chǎn)量高，化學(xué)穩(wěn)定性，可用應(yīng)于光催化、生物成像和生物化學(xué)分析等領(lǐng)域。
【IPC分類】B82Y40/00, B82Y20/00, C09K11/65
【公開號】CN105567229
【申請?zhí)枴緾N201610064630
【發(fā)明人】封偉, 龍鵬, 馮奕鈺, 李瑀
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年1月29日