[发明专利]一种制备碳量子点的化学方法

说明书

本发明属材料制备领域，具体涉及一种制备碳量子点的化学方法。该方法为：将硝酸盐与长碳链有机物共混，180℃‑205℃加热反应5min‑300min，制备获得碳量子点材料。该方法中使用的原料无毒简单，反应装置简单，提纯过程简单，环境友好，解决了目前碳量子点合成过程中原料复杂、成本高、产物提纯困难等问题，具有较好的应用前景。

技术领域：

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种制备碳量子点的化学方法。

背景技术：

碳量子点是一种尺寸在10nm以下的新型碳纳米材料，具有优异的发光、电子转移、低毒、生物相容等性质，自2004年发现以来被人们广泛地研究。目前，该材料已经被应用到生物成像、医疗诊断、光伏器件、光催化等诸多领域。碳量子的合成在过去的十几年时间内一直是人们研究的热点问题，至今已经开发出多种碳量子点制备方法，如电化学法、模板法、微波法、溶剂热法等等。例如，Qinghua Liang等人利用白明胶为碳源，在200℃溶剂热的条件下加热3小时后，产物经过30分钟16000转/分钟的离心处理可分离出发蓝光的碳量子点 (Carbon，60，2013，421-428)。Wanning Yang等人利用柠檬酸为碳源，在微波辅助的条件下制备出了碳量子点(Carbon，128，2018，78-85)。Bang-Ping Jiang等人以吐温80为碳源，在浓硫酸与磷酸的共同存在下加热至90℃，经过3小时的反应制备出了可以发白光的碳量子点材料(Carbon，128，2018，12-20)。陈智栋等人申请了一种直流脉冲法快速制备荧光碳量子点的方法(申请号：201610116350.3)，其制备方法为：将去离子水置于电解槽中，以石墨碳棒为正负极，使用直流脉冲电源，电解一定时间，即可得到灰黑色水溶液，经过滤后得到水溶性荧光碳量子点溶液。纪效波等人申请了一种醇分解制备碳量子点的方法(申请号：201410566040.2)，制备方法为：配制浓度为0.1-10mol/L的碱性物质醇溶液，温度为 15-200℃，碳化时间为2-360小时。得到含碳量子点的分散液，将该分散液经透析、真空干燥得到碳量子点固体。综上，复杂的反应方法、苛刻的提纯条件、强腐蚀性的氧化剂等的使用是限制碳量子点材料大规模合成研究的不利因素，利用简单易行的方法进行碳量子点合成依然是一个挑战。

发明内容：

本发明所要解决的问题是：针对现有技术的不足：目前碳量子点合成过程中原料复杂、成本高、产物提纯困难等问题，提供一种原料简单、成本低、产物提纯简单的制备碳量子点材料的化学方法。

本发明对要解决的问题所采取的技术方案是：

一种制备碳量子点的化学方法，其特征在于：将硝酸盐与长碳链有机物共混，180℃- 205℃加热反应5min-300min，制备获得碳量子点材料。

本发明的技术方案中，所述的反应时间为15min～45min。

本发明的技术方案中，所述的硝酸盐包括但不限于硝酸钠、硝酸银、硝酸铜、硝酸铟等。

本发明的技术方案中，所述的长碳链有机物包括但不限于油酸，也可为其他长碳链有机物。

本发明的技术方案中，所述的长碳链有机物与硝酸盐的比例为20mL：0.5-0.8g。

本发明的技术方案中，反应完成后，向产物中加入丙酮，离心，离心得到的固体物质用丙酮清洗，然后干燥得到纯化后的碳量子点材料。

本发明采用硝酸盐氧化长链有机物的方法制备碳量子点，硝酸盐的金属离子会与长烷基链的有机物如油酸等络合，受热过程同时其会分解产生活性氧，由此与长碳链有机物进一步反应生成碳量子点，其中金属离子与长烷基链的有机物如油酸络合也有利于产物的石墨化。该方法中使用的原料无毒简单，反应装置简单，提纯过程简单，环境友好，具有较好的应用前景。

本发明的优点：