[发明专利]一种环保的石墨烯量子点的制备方法

说明书

本发明提供了一种环保的石墨烯量子点的制备方法。本发明采用介孔二氧化硅为模板，限制紫外光辐射合成中石墨烯量子点的增长和团聚，通过第一次紫外激发产生大量的芳族自由基，这些芳族自由基通过偶联重组产生碎片化的二维石墨烯，之后通过第二次紫外激发，激发双氧水产生高活性自由基，进行光化学反应，将碎片化的二维石墨烯转化为石墨烯量子点，得到粒径可控的石墨烯量子点。本发明一种环保的石墨烯量子点的制备方法步骤简单，原料廉价易得且环保，制备的石墨烯量子点尺寸均一，不仅具有良好的光、热稳定性，而且具有荧光强度高、抗光漂白性强、低毒和发射波长可控的特点，有望替代无机量子点应用于生物分析和生物成像等领域。

技术领域

本发明涉及石墨烯技术领域，具体为一种环保的石墨烯量子点的制备方法。

背景技术

石墨烯量子点是一种准零维纳米材料，由于其内部电子在各方向上的运动都受到局限，因此石墨烯量子点的量子限域效应十分明显，其独特的理化性质将为石墨烯量子在电子学、光电学和电磁学领域的应用带来革命性的变化。与传统的荧光材料相比，由于石墨烯量子点拥有极高的生物相容性，荧光稳定性，发射波长可控，激发波长范围宽，低生物毒性，良好的溶解性等突出优势，使其成为很好的生物成像探针，因此石墨烯量子点能够广泛用于生物传感、生物成像、生物药物输送等方面。

目前石墨烯量子点主要有“自上而下”和“自下而上”两种合成路径，自上而下的方法是通过物理或化学手段切割和剥落单石墨微晶得到是石墨烯量子点，但是在其过程中不可避免的使用强氧化剂和酸，对环境具有很大的污染，而自下而上法是通过在特定条件下热解或碳化有机小分子也可以合成出石墨烯量子点，但是传统的溶剂热自下而上方法产生的石墨烯量子点的结晶度差，这主要是因为溶剂热过程属于无序聚合过程，所以特别有必要开发一种环保、高效的方法合成石墨烯量子点。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种环保的石墨烯量子点的制备方法，解决了没有制备高结晶度的石墨烯量子点的通用的环保的方法。

(二)技术方案

基于此，本发明提供一种环保的石墨烯量子点的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

(1)先将介孔二氧化硅和前驱体加入到乙醇溶液中，搅拌，离心分离，得到孔道中吸附有前驱体的介孔二氧化硅；

(2)将步骤(1)制备的孔道中吸附有前驱体的介孔二氧化硅加入到无水乙醇中，在磁力搅拌的条件下，进行紫外辐射，得到孔道中含有碎片化石墨烯的介孔二氧化硅；

(3)将步骤(2)制备孔道中含有碎片化石墨烯的介孔二氧化硅和双氧水加入到无水乙醇中，再进行紫外辐射，最后离心分离，得到孔道中含有石墨烯量子点的介孔二氧化硅；

(4)通过氢氟酸对步骤(3)中制备的孔道中含有石墨烯量子点的介孔二氧化硅进行蚀刻，得到石墨烯量子点。

优选的，所述步骤(1)中介孔二氧化硅的孔道为2-10nm；

优选的，所述步骤(1)中前驱体为能够在紫外照射下产生芳族自由基的天然提取物，包括但不限制有水杨酸、葡萄糖酸；

优选的，所述步骤(1)中介孔二氧化硅、前驱体和乙醇溶液的质量比例为10:3-5:30-45；

优选的，所述步骤(1)中搅拌的条件为在室温下搅拌2-4h；

优选的，所述步骤(2)中吸附有前驱体的介孔二氧化硅和去离子水的质量比例为10:40-60；

优选的，所述步骤(2)中紫外辐射的条件为在180-260nm，200-500W的紫外光下照射0.5-1h；

优选的，所述步骤(3)中孔道中含有碎片化石墨烯的介孔二氧化硅、双氧水和无水乙醇的比例为10:50-150:100-200；