[发明专利]一种石墨化荧光碳点的快速制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨化荧光碳点的快速制备方法，属碳纳米材料的制备及应用的技术领域。 

背景技术

碳点Carbon dots，简称CDs，是一种单分散的形貌，类似球形的碳纳米材料，其粒径小于10nm，因其粒径小而表现出独特的尺寸效应，具有电学、光学和电化学性质，同时具有良好的水溶性、低毒、生物相容性特点，因此在材料科学、生物化学、电子器件及生物医学方面具有广阔的应用前景。 

目前，碳点的制备方法较多，例如：电化学蚀刻法、激光蚀刻法、电弧放电法、微波法、热解法等，但大都使用的设备较昂贵，操作复杂，周期长，副产物污染严重，合成的碳点发光稳定性差，光学性质易受外部干扰，且发光单一，使碳点的制备和广泛应用受到很大局限。 

发明内容

发明目的 

本发明的目的是针对背景技术的状况，采用乙炔气体为碳源，氩气为载气，采用化学气相沉积法快速制备石墨化荧光碳点，以减少污染，提高碳点的石墨化程度，达到快速环保制备的目的。 

技术方案 

本发明使用的化学物质材料为：乙炔、氩气、无水乙醇、去离子水，其准备用量如下：以厘米³、毫升为计量单位 

乙炔：C₂H₂                              4800cm³±100cm³

氩气：Ar                              120000cm³±100cm³

无水乙醇：CH₃CH₂OH                       300mL±10mL 

去离子水：H₂O                              100mL±10mL 

制备方法如下： 

(1)精选化学物质材料 

对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制： 

乙炔：气态气体                                   99.99％ 

氩气：气态气体                                   99.99％ 

无水乙醇：液态液体                                99.7％ 

去离子水：液态液体                               99.99％ 

(2)化学气相合成 

石墨化荧光碳点的化学气相合成是在管式高温炉内进行的，是以乙炔为碳源、氩气为载气，在高温加热状态下完成的； 

①将石英管置于管式高温炉内的道轨上，在石英管两端装入密封胶塞，确定左部为进气部位、右部为出气部位； 

②石英管左部进气部位联接乙炔+氩气的混合气体箱，石英管右部出气部位联接产物冷却收集箱； 

③开启管式高温炉的电阻加热器，使石英管内温度升至600℃±5℃时，向石英管内输入氩气，氩气输入速度200cm³/min，输 入时间15min； 

④管式高温炉继续升温至1000℃±5℃，调整氩气输入速度至700cm³/min； 

开启乙炔气体瓶，向石英管内输入乙炔气体，乙炔气体输入速度80cm³/min，乙炔气体输入时间60min； 

乙炔气体在高温加热、氩气载流状态下将发生化学形态转化效应，生成碳点，碳点产物随气体流动进入产物冷却收集箱，废气由出气部位排除； 

碳点生成化学反应式如下： 

式中：CDs：碳点 

⑤关闭管式高温炉的电阻加热器，停止加热，同时关闭乙炔气体瓶，停止输入乙炔气体；调整氩气输入速度，为200cm³/min； 

当石英管内温度降至300℃时，关闭氩气，停止输入氩气；使石英管随炉自然冷却至25℃； 

⑥收集产物，打开产物冷却收集箱，收集箱内产物：碳点混合物； 

(3)超声分散 

①将碳点混合物置于烧杯中，然后加入无水乙醇300mL、去离子水100mL，成碳点混合液； 

②将盛有碳点混合液的烧杯置于超声波分散仪中，进行超声分散；