[发明专利]一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法

说明书

本发明涉及一种制备水溶性碳量子点的方法，属于材料领域，具体涉及一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法。本发明通过电解碳纳米水溶胶，选择合适的电极材料，调控电流、电压、温度以及时间参数，然后透析分离获得水溶性碳量子点。与现有技术相比，本发明只需要通过电解纳米碳水溶胶就可以得到大批量的碳量子点水溶液，成本低廉，绿色环保，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种制备水溶性碳量子点的方法，属于材料领域，具体涉及一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法。

背景技术

碳量子点材料因其独特的荧光性，生物相容性，易官能团化，抗光漂白，化学稳定性等特点成为了当今研究的热点，在生物成像，荧光传感，有机光电，光催化，环境检测等领域有着良好的应用前景。合成碳量子点的方法主要包括化学氧化法、微波合成法、激光刻蚀法、电弧放电法、水热法、燃烧法等。这些方法一般只能合成少量的碳量子点，有些方法的实验条件还比较严苛，对工业化生产而言，效率太低，成本偏高，还容易造成环保问题。

为了将碳量子点生产工业化，研究人员对碳量子点的合成方法及工艺持续不断地进行着探索。例如，采用电火花放电制备荧光量子点的方法将电极片浸没于有机介质中，利用脉冲放电裂解有机介质从而得到碳量子点；直流脉冲法快速制备荧光量子点的方法使用高纯石墨碳棒作正负极，利用直流脉冲电流电解去离子水制备得到碳量子点；水溶性碳量子点的制备方法以电弧法制备单壁碳纳米管时所产生的石墨杂质为原料，将该杂质加入含表面活性剂的水溶液中分离得到碳量子点。

以上所述方法相较于其他方法已经有了显著进步，但是仍然存在产率偏低、制备过程中需使用强氧化剂、有机溶剂或者表面活性剂，可能产生大量难处理的废水，还存在可以进一步改进的可能性。目前，纳米碳水溶胶的工业化研究有了显著进展，例如，申请号为CN200510064698.4的发明专利“一种量子碳素及其制备方法和实施设备”提出了以去离子水为电解质，高纯度石墨板为阳极，不锈钢板为阴极，通电电解得到量子碳素，即纳米碳水溶胶的方案。研究发现，通过该方法得到的纳米碳水溶胶中，含有丰富的水溶性碳量子点。这说明存在通过分离纳米碳水溶胶来得到大批量的水溶性碳量子点的可能。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中水溶性碳量子点生产效率低，并且存在环境污染等技术问题；提供了一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法，包括：电解碳纳米水溶胶，透析沉淀完全后的电解液上清液得到水溶性碳量子点。

优化的，上述的一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法，用于电解的电流密度调控为1～300mA/cm²，电压调控为1～100V，温度随电压和电流参数的调控而改变，温度范围控制在15～80℃。

优化的，上述的一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法，电解时间为10～60min。

优化的，上述的一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法，透析袋的截留分子量为1000～3000。

优化的，上述的一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法，用于电解的阳极和阴极板为金属板，其中至少有一种为非惰性极板。

因此，本发明具有如下优点：本发明所使用的原料无毒无害，绿色环保，所选用的电极板简单易得，成本较低，电解条件温和，时间较短，基本无“三废”产生，操作简便，适合工业化生产。

附图说明

图1为本发明分离制得的水溶性碳量子点水溶液；

图2为实施例1所得到的水溶性碳量子点的荧光光谱图，其吸收峰在约500nm，为碳量子点的特征吸收峰。