[发明专利]一种金属-碳核壳结构纳米颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种金属-碳核壳结构纳米颗粒的制备方法。

背景技术

碳点作为一种纳米荧光材料，具有激发波长和发射波长可调谐、生物相容性好、毒性低、荧光稳定耐光漂白且无光闪烁现象等优异的荧光性能。通过增强碳点荧光强度，可以应用于增强表面拉曼，增强光电探测器信号和生物成像。

目前，制备荧光碳点的方法主要包括电化学法，微波合成法，水热法和激光烧蚀法。文献（H.T.Li,X.D.He,Z.H.Kang,H.Huang,Y.Liu,J.L.Liu,S.Y.Lian,C.H.A.Tsang,X.B.YangandS.T.Lee,Angew.Chem.,Int.Ed.,2010,49,4430）采用电化学法剥离石墨蜂窝层来制备荧光碳点，制备的荧光碳点纯度高，尺寸可控，产率高，然而该制备方法能耗大，成本高且会产生碱性废液，容易造成环境污染。文献（X.H.Wang,K.G.Qu,B.L.Xu,J.S.RenandX.G.Qu,J.Mater.Chem.,2011,21,2445.）中采用微波合成法一步制备荧光碳点，该方法不需表面钝化剂、温和、低成本，但是碳量子点形貌和粒径尺寸不易控制。文献（J.M.Wei,X.Zhang,Y.Z.Sheng,J.M.Shen,P.Huang,S.K.Guo,J.Q.Pan,B.T.Tao,B.X.Feng,New.J.Chem.,2014,38,906.）采用水热法制备荧光碳点，该碳点表现出良好的光稳定性，荧光量子产率高，但这种方法制备的碳量子点粒径不易控制。文献（K.Habiba,V.I.Makarov,J.Avalos,M.J.F.Guinel,B.R.WeinerandG.Morell,Carbon,2013,64,341-350.）采用激光烧蚀法制备荧光碳点，实验过程快速无污染，产物纯度高，但产物粒径不易控制，碳量子点荧光产率低。目前，现有还不存在能够快速、绿色制备荧光碳量子点，并增强碳量子点紫外发光并调节增强碳点荧光强度的简易方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种金属-碳核壳结构纳米颗粒的制备方法，该方法制备工艺简单、快速、重复性好、绿色无污染；所得到的金属-碳核壳结构纳米颗粒纯度高、形貌均一、碳荧光增强且可调控。

一种金属-碳核壳结构纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将金属靶材加至有机溶液中，通入惰性气体，在搅拌条件下用激光器对金属靶材进行烧蚀，得到金属-碳核壳结构纳米颗粒的胶体溶液；

步骤2，将步骤1所得金属-碳核壳结构纳米颗粒的胶体溶液加至硫酸溶液中，通入惰性气体，加热搅拌，冷却，即获得不同金属核心体积的金属-碳核壳纳米颗粒的胶体溶液。

作为上述发明的进一步改进，所述金属靶材为Ti、Al、Cr、Mn、Pd或Sn，纯度≥99.99%。

作为上述发明的进一步改进，所述有机溶液为无水乙醇溶液。

作为上述发明的进一步改进，步骤1的烧蚀过程在石英容器中进行。

作为上述发明的进一步改进，步骤1中搅拌速率为80～90rpm。

作为上述发明的进一步改进，步骤1中激光器发射的激光波长为1064nm、脉冲持续时间为10ns、电压400V、能量为101mJ，烧蚀时间为3min。

作为上述发明的进一步改进，步骤2中硫酸溶液浓度为5v/v%。

作为上述发明的进一步改进，步骤2中硫酸溶液的体积占激光烧蚀产物与硫酸溶液总体积的0～50%。

作为上述发明的进一步改进，步骤2中加热温度为70℃，搅拌速度为300rpm，搅拌时间为15min。