[发明专利]石墨烯量子点、其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯量子点、其制备方法与应用。所述石墨烯量子点在波长为320nm‑540nm的激发光照射下，产生的荧光发射峰位置在500‑600nm之间，且所述石墨烯量子点激发的荧光量子产率为10％以上。本发明提供的石墨烯量子点发光效率高，光稳定性好，在荧光标记成像、药物输送、疾病诊断、分析检测等领域具有重要应用前景，同时制备工艺简单快速、转化率在35％以上，且不需要复杂昂贵的设备，易于实现大规模生产。

技术领域

本发明具体涉及一种石墨烯量子点、其制备方法及其在荧光标记成像、分析检测、显示照明等领域中的应用，属于化学和材料科学领域。

背景技术

近年来，作为一种新型的荧光材料，石墨烯量子点引起了研究人员的关注。当二维石墨烯片被破碎至纳米尺度时(一般小于10nm)，石墨烯表现出半导体的特性；在光子激发下，发射出荧光。石墨烯量子点自发现以来便引起了人们广泛的研究兴趣。与半导体量子点相似，石墨烯量子点具有荧光发射可调、光稳定性较高、激发光谱宽以及尺寸小等优势。此外石墨烯量子点具有生物相容性好、低毒性，易于表面功能化等优点。这些优点更是弥补了半导体量子点和传统有机染料的不足，使其在分析检测、催化、光电器件和生物医学等领域具有广泛的应用前景。

由于优异的性能，石墨烯量子点的合成研究取得了一定的进展，研究人员发展了多种碳点的合成方法。目前，大部分的合成方法是以石墨、石墨烯、氧化石墨烯、活性炭、碳纳米管、碳纤维等作为前驱体，用物理、化学、电化学的方法将其破碎，得到石墨烯量子点。虽然目前已知石墨烯量子点的合成方法众多，但是这些方法都存在一定问题，如合成效率低、得到的石墨烯量子点荧光性能较差，荧光发射波长集中在蓝光区域、荧光量子效率低等缺点。例如有研究人员利用高锰酸钾、浓硫酸、硝酸钠在高温下氧化石墨制备石墨烯量子点的方法，但是这种方法得到的石墨烯量子点荧光量子效率非常低，不到1％。又例如，有研究人员将氧化石墨烯在DMF溶液中高温破碎，得到了荧光量子效率超过10％的石墨烯量子点，但是该合成方法的反应转化率仅有1.6％。

因此，如何制备出具有较高转化率与较高荧光量子产率的石墨烯量子点是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种石墨烯量子点、其制备方法与应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种石墨烯量子点，其在波长为320nm-500nm的激发光照射下，所述石墨烯量子点的荧光发射峰位置均在500-600nm之间，并且荧光量子产率高于10％。

进一步的，所述石墨烯量子点的粒径在2-10nm之间。

本发明实施例还提供了一种石墨烯量子点的制备方法包括：将超氧化物溶于氧化石墨烯分散液中，之后将形成的混合反应体系在温度为100-240℃的条件下水热反应，制得所述石墨烯量子点。

进一步的，所述石墨烯量子点的制备方法包括：

将所述混合反应体系在温度为100-150℃的条件下反应6-48h，制得所述石墨烯量子点；

或者，将所述混合反应体系在温度为150-200℃的条件下反应3-36h，制得所述石墨烯量子点；

或者，将所述混合反应体系在温度为200-240℃的条件下反应0.5-18h，制得所述石墨烯量子点。

本发明实施例还提供了所述石墨烯量子点于荧光标记成像、药物输送、疾病诊断或者分析检测等领域的用途。

与现有技术相比，本发明的优点包括：