[发明专利]碳量子点‑石墨烯纳米片复合体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米片复合体的制备方法，尤其是一种碳量子点-石墨烯纳米片复合体的制备方法。

背景技术

碳量子点作为一种新型的荧光碳纳米材料，与有机荧光分子和传统的半导体量子点相比荧光稳定、无毒环保、水溶性好且制备成本低。因此，近年来人们常试图将碳量子点或其复合物作为探针来检测各种污染物，如中国发明专利申请CN102565035A于2012年7月11日公布的一种五氯苯酚的特异性检测方法。该检测方法中提及的探针为石墨烯-碳量子点修饰的钛片，其虽能作为工作电极，与铂片对电极、甘汞参比电极一起，使用电致化学发光分析系统进行五氯苯酚的特异性检测，却也存在着不足之处，首先，探针中含有钛片，削弱了碳量子点的作用；其次，未能以碳量子点为基础，利用荧光增强法检测水溶液中的三价铬离子(Cr³⁺)；再次，制备探针中的石墨烯-碳量子点的工艺过于繁杂且使用了硫酸和磷酸，从而费时、费力和易污染环境，并使成本难以降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种简单快捷、经济环保的碳量子点-石墨烯纳米片复合体的制备方法，并利用产物的荧光增强来实现对Cr³⁺的荧光检测。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：碳量子点-石墨烯纳米片复合体的制备方法采用水热法，特别是完成步骤如下：

步骤1，先将花生壳分别置于乙醇和去离子水中超声清洗至少5min后干燥，再按照花生壳、1,6-己二胺和1.8～2.2mol/L的氢氧化钠溶液的重量比为1～1.4：1.8～2.2：40的比例将三者混合后置于180～220℃下密闭反应至少4h，得到反应液；

步骤2，先对反应液依次进行过滤、离心分离和透析的处理，得到复合体溶液，再干燥复合体溶液，制得石墨烯纳米片上负载有碳量子点的碳量子点-石墨烯纳米片复合体，其中，石墨烯纳米片的片长为60～900nm、片宽为20～300nm、片厚为10～90nm，碳量子点的粒径为1～6nm。

作为碳量子点-石墨烯纳米片复合体的制备方法的进一步改进：

优选地，超声清洗的时间为5～15min。

优选地，超声清洗后的干燥为将花生壳置于50～80℃下烘干。

优选地，密闭反应的时间为4～6h。

优选地，过滤处理为使用双层滤纸滤除反应液中未反应完全的残渣。

优选地，离心分离处理时的转速为13000～15000r/min、时间为8～12min。

优选地，透析处理为将离心分离后的反应液置于1000D的透析袋中透析6d。

优选地，干燥复合体溶液为将其置于冷冻干燥箱中干燥。

相对于现有技术的有益效果是：

其一，对制得的产物分别使用透射电镜(TEM)和紫外可见光谱(UV-vis)仪进行表征，TEM图像中的形貌表明产物为纳米片上均匀地负载着量子点；其中，纳米片的片长为60～900nm、片宽为20～300nm、片厚为10～90nm，量子点的粒径为1～6nm。由TEM图像中的晶格结构——晶格间距0.24nm和0.32nm，其分别对应于(002)和(1120)取向的石墨烯晶格结构可知，纳米片为石墨烯纳米片，量子点为碳量子点。UV-vis谱图显示出这种由石墨烯纳米片和碳量子点组装成的产物具有激发波长依赖性荧光特性，即其发射荧光的波长随着激发波长的增大而增大，其吸收光光谱分别在280nm和350nm有两个吸收峰。

其二，将制得的产物作为荧光传感材料，经对含有不同浓度的Cr³⁺的水溶液和含有相同浓度的不同金属离子的溶液进行多次多批量的测试，产物对水溶液中Cr³⁺的探测具有极高的灵敏度和选择性，当[Cr³⁺]低至10^-7mol/L时仍能探测到，且根据Cr³⁺的荧光强度与一定浓度范围内水溶液中Cr³⁺的浓度成近似的线性关系，精确地探测浓度在0～7×10^-7mol/L范围内的Cr³⁺。