[发明专利]一种制备氯掺杂石墨烯量子点的方法及其装置

说明书

本发明提供一种制备氯掺杂石墨烯量子点的方法及其装置，涉及石墨烯量子点的生产制备领域。本发明利用光化学原理，采用紫外光照射产生的氯自由基与石墨烯量子点反应，可以制得高纯度的氯掺杂石墨烯量子点。克服了传统使用含氯有机物为氯源掺杂方法容易引进其它杂质的缺点。

技术领域

本发明涉及石墨烯量子点的生产制备领域，具体涉及一种制备氯掺杂石墨烯量子点的方法及其装置。

背景技术

石墨烯量子点作为一种新型低维石墨材料，由于其具有优异的耐光性、良好的生物相容性、很好的可调光致发光属性、奇特的上转换特性、优异的催化活性以及化学惰性等属性，使得其在近年来备受关注。在纳米科学及纳米技术等领域引起了广泛的关注和研究热潮，并且在超级电容器、太阳能电池、生物标定和成像、超灵敏传感器和探测器、荧光探针等方面得到了广泛的应用。

由于具有特殊的光学性质、电子特性、化学稳定性和自旋性质等，石墨烯量子点(GQDs)目前已经成为材料众多研究领域中的一个热点。掺杂是改变材料能级结构、光学性质、电学性质的一种有效手段。在石墨烯量子点中掺进其它元素是实现对其荧光调控的有效手段。

石墨烯量子点掺进氯元素是对其性材料能改变的重要途径。但由于碳氯元素的均表现出较强的非金属性，要把氯元素掺到石墨烯量子点中形成稳定的碳氯键有相当的难度。现有的掺杂氯工艺一般采用水热法，使用含氯有机物作为氯源对石墨烯量子点掺进氯元素，但是这样做容易引入其它杂质，影响材料后期的使用。该工艺复杂，原料种类多，成本较高，且不利于环境保护。

申请号为201310312836.0的中国专利公开了一种氧、氯共掺杂石墨烯量子点的制备方法，糖作为碳源和氧掺杂源，盐酸作为氯掺杂源，糖分子与盐酸缩水聚合形成水溶性氧、氯共掺杂石墨烯量子点。利用水热合成制备方法成功实现了氯的掺杂，但是需要高温反应和透析，过程复杂，且引入杂质，不利于材料的后期使用。申请号为201610110249.7的中国专利公开了一种氯掺杂石墨烯量子点的共燃制备方法，采用共燃、超声以及离心分离等方法进行制备，整体技术路线创新，反应、掺杂一次性完成，掺杂浓度可调。简易了制备过程，降低了成本。但是这种方法虽然简易了制备过程，但是是以三氯甲烷为氯源，还是没有解决引入杂质的问题。因此，探索一种过程简单、产品纯度高、低成本的氯掺杂石墨烯量子点的制备方法成为市场亟需。

发明内容

本发明的发明目的之一是，针对上述问题，提供一种制备氯掺杂石墨烯量子点的方法，克服了传统使用含氯有机物为氯源掺杂方法容易引进其它杂质的缺点，利用光化学原理，采用紫外光照射产生的氯自由基与石墨烯量子点反应，可以制得高纯度的氯掺杂石墨烯量子点。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种制备氯掺杂石墨烯量子点的方法，包括以下步骤：

S1.将氯气在紫外光的照射下产生高活性的氯自由基；

S2.石墨烯量子点与氯自由基发生光化学反应，制得氯掺杂石墨烯量子点。

优选的，步骤S1中，所述紫外光的波长为300nm～380nm。

优选的，步骤S1中，所述紫外光功率为300w～800w。

优选的，步骤S1中，所述紫外光照射时间为20min～5h。

优选的，步骤S1中，所述紫外光为500w。

本发明的另一发明目的是，针对上述问题，提供一种制备氯掺杂石墨烯量子点的装置，该装置结构简单，效率较高，且不产生尾气，安全性高。

一种制备氯掺杂石墨烯量子点的装置,