[发明专利]一种利用气液两相等离子体技术制备荧光碳量子点的方法

说明书

本发明公开了一种利用气液两相等离子体技术制备荧光碳量子点的方法，涉及荧光碳量子技术领域。本发明是在液相等离子体技术的基础上通入惰性气体，利用气液两相放电方式产生等离子体。本发明引入惰性气体有利于放电通道形成，降低产物合成难度，而且能够有效提升活性粒子传质速率，有助于提升碳纳米产物的合成速率，并且可有效增大放电接触面积，增强放电稳定性。本发明反应效率高，耗时较短，且采用脉冲电源进行放电，相较于直流放电所需能耗较低、工艺简单，原料简单易得，无需催化剂、强氧化剂或强腐蚀剂，制得产物纯度较高。

技术领域

本发明属于碳量子点技术领域，具体涉及一种利用气液两相等离子体技术制备荧光碳量子点的方法。

背景技术

碳纳米材料因其表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，在光、磁、电、热、声等方面显示出优异的特性，并在能源、生物、医学、测量、制造等众多领域已显现出突出优势，成为当今科学研究的前沿与热点。其中，碳量子点是一类粒径小于10nm的类球形零维碳纳米材料，具有低毒性、稳定的荧光特性、良好的生物相容性等优点，使其在生物成像、荧光标记、生物传感器等领域应用广泛。

目前荧光碳量子的制备方法主要有：激光法、微波合成法、电弧放电法、化学气相沉积法、水热法/溶剂热法、液相等离子体法等。其中，激光法所需设备复杂昂贵，且产率不高，并不适合大规模生产；化学气相沉积法需添加催化剂，而引入催化剂导致产物易含有杂质，产物纯度还有待提高；微波合成法、电弧放电法生长过程难以控制，粒径大小不均；水热法/溶剂热法通常需要长时间加热，制备时间长，能耗大；液相等离子体法操作简单、原料丰富且制备速度快，但是液体放电不稳定性且放电过程随机性大，施加放电电压较大。因此，降低放电电压、提高放电稳定性以改进液相等离子体技术具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用气液两相等离子体技术制备荧光碳量子点的方法。本发明的制备方法具有放电电压较低、放电稳定且操作简单、制备速度快的优点。

本发明所述利用气液两相等离子体技术制备荧光碳量子点的方法，步骤如下：

S1、配制反应溶液，并在反应溶液中通入惰性气体，然后将两个电极插入到反应溶液中，在惰性气氛下对电极两端施加电压进行放电反应，以使两个电极之间产生等离子体，待反应溶液颜色变为黄褐色为止；

S2、反应结束后将反应溶液进行离心分离，去除沉淀物，即得到荧光碳量子点。

优选地，所述反应溶液为无水乙醇、己烷、环己烷、苯、甲苯中的至少一种。

优选地，所述惰性气体为氩气，气体流速为0.5～2L/min。

优选地，所述电极为外径4mm、内径3mm的中空不锈钢管，两个电极之间的距离为1～4mm。

优选地，对电极两端施加的电压为脉冲电压，电压为2-4kV，频率为1-3kHz，电流为60-90A。

优选地，放电时间为5～30min。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用气液两相放电方式产生等离子体，引入惰性气体有利于放电通道形成，降低产物合成难度，而且能够有效提升活性粒子传质速率，有助于提升碳纳米产物的合成速率，并且可有效增大放电接触面积，增强放电稳定性；

2、本发明反应效率高，耗时较短，且采用脉冲电源进行放电，相较于直流放电，所需能耗较低，且工艺简单，原料简单易得，无需催化剂、强氧化剂或强腐蚀剂，制得产物纯度较高。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的荧光碳量子点的透射电子显微镜(TEM)图；

图2为本发明实施例1制备的荧光碳量子点的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图；