层清液透明，取出粉体真空冷冻干燥(真空度为15pa，温度:_45°C、96h)，所得到的棕黑色粉末为碳纳米颗粒。随后进行测试表征。
[0041]图1是将烘干后发脆的玉米芯放入石英管式炉中，在氩气气氛的保护下高温煅烧后得到的黑色粉体的拉曼光谱图。从图中可以看出1347cm1对应的峰为石墨D峰，1591cm 1对应的峰为石墨的G峰。
[0042]图2是所制备的棕黑色纳米颗粒的透射电镜照片，从图中可以清晰的看出所制备的碳纳米颗粒尺寸均匀。
[0043]图3是所制备的棕黑色纳米颗粒的X射线衍射光谱。从图可以看出:该峰在23°处，是纳米碳颗粒的标准峰。
[0044]图4是所制备的棕黑色纳米颗粒的红外光谱。从图可以看出:该材料表面含有明显的含碳，含氧的官能团。
[0045]图5是所制备的棕黑色纳米颗粒的X射线光电子能谱的全谱。从图中可以看出:该材料含有碳元素、氧元素和氮元素。
[0046]图6是所制备的棕黑色纳米颗粒的X射线光电子能谱的C Is谱。经过分析可以看出该材料含有:C-C, C-N, C-0, C = O, O-C = O0
[0047]图7是所制备的棕黑色纳米颗粒的荧光光谱。从图中可以看出:随着激发光谱的改变，发射光谱的波峰都在520nm处，没有太大变化。
[0048]图8是所制备的棕黑色纳米颗粒的上转换荧光光谱。从图中可以看出:随着激发光谱的改变，发射光谱的波峰都在520nm处，没有太大变化。
[0049]图9是所制备的棕黑色纳米颗粒的可见-紫外吸收光谱。从图中可以看出:该材料在可见光和紫外光范围都有很强的吸收。
[0050]图10是所制备的棕黑色纳米颗粒的拉曼光谱。从图中可以看出:与碳化后的玉米芯的拉曼光谱相比，波峰出现宽化主要是由于可以粒径变小引起的。
[0051]实施例2
[0052]取玉米芯放入100°C的烘箱内烘烤6h。将烘干后发脆的玉米芯放入石英管式炉中，在氮气气氛的保护下高温煅烧。(参数:10°C /min升温至1200°C，并在1200°C保温4小时后自然冷却。)
[0053]将煅烧后的玉米芯和酒精放入带有玛瑙球的玛瑙研磨罐中粗磨，随后放入行星式球磨机中研磨2h。取出研磨后的磨料，将其连酒精一起倒入玻璃烧杯内。在100°C的条件下烘烤6小时，对产物进行除水处理。
[0054]用分析天平称取Ig研磨后的产物，与60ml浓HN03，60ml浓H2SO4+起置于带回流冷凝的加热装置中以100°C的条件下加热回流24h。待反应液冷却之后，将其倾倒入5000ml的玻璃烧杯中，随后加入40ml超纯水反应15min，最后加入100ml超纯水终止反应。
[0055]将反应液静置七天，轻轻倒掉上层清液。取下层沉淀在12000转/min的速度下离心2小时取沉淀。随后用超纯水清洗后再次离心，如此重复操作十次，至上层清液透明，取出粉体真空冷冻干燥(真空度为10pa，温度:-45°C、60h)，即得。
[0056]实施例3
[0057]取玉米芯放入80°C的烘箱内烘烤24h。将烘干后发脆的玉米芯放入石英管式炉中，在氩气气氛的保护下高温煅烧。(参数:8°C /min升温至1300°C，并在1300°C保温4小时后自然冷却。)
[0058]将煅烧后的玉米芯和酒精放入带有玛瑙球的玛瑙研磨罐中粗磨，随后放入行星式球磨机中研磨4h。取出研磨后的磨料，将其连酒精一起倒入玻璃烧杯内。在80°C的条件下烘烤12小时，对产物进行除水处理。
[0059]用分析天平称取Ig研磨后的产物，与60ml浓HN03，90ml浓H2SO4+起置于带回流冷凝的加热装置中以95°C的条件下加热回流48h。待反应液冷却之后，将其倾倒入5000ml的玻璃烧杯中，随后加入50ml超纯水反应15min，最后加入100ml超纯水终止反应。
[0060]将反应液静置七天，轻轻倒掉上层清液。取下层沉淀在11000转/min的速度下离心2小时取沉淀。随后用超纯水清洗后再次离心，如此重复操作十次，至上层清液透明，取出粉体真空冷冻干燥(真空度为18pa，温度:-45°C、48h)，即得。
【主权项】
1.一种利用玉米芯制备碳纳米颗粒的方法，包括: (1)将玉米芯烘干，放入瓷舟中送入管式炉中，然后在惰性气体保护下煅烧； (2)煅烧结束后，自然冷却，取出，研磨，得到粉体； (3)将步骤(2)中得到的粉体放入浓硫酸和浓硝酸的混合溶剂中，80°C?120°C反应6h?48h，降至室温，得到混合液； (4)将超纯水10ml?100ml倒入步骤(3)中的混合液中，反应1?60min，加入超纯水结束反应； (5)将步骤(4)中结束反应后的反应液静置，取下层沉淀，离心，然后加入超纯水，超声，离心，至上层清液透明，取下层粉体真空冷冻干燥，得到碳纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的一种利用玉米芯制备碳纳米颗粒的方法，其特征在于，所述步骤(1)中瓷舟为氧化铝或者石英制得；管式炉中的反应管为石英玻璃材质或氧化铝材质。3.根据权利要求1所述的一种利用玉米芯制备碳纳米颗粒的方法，其特征在于，所述步骤(1)中惰性气体为氮气或者氩气。4.根据权利要求1所述的一种利用玉米芯制备碳纳米颗粒的方法，其特征在于，所述步骤(1)中煅烧的条件为:升温速度为0.1?20°C/min，温度升至500?2400°C，保温0.1 ?48ho5.根据权利要求1所述的一种利用玉米芯制备碳纳米颗粒的方法，其特征在于，所述步骤⑵中研磨的时间为2?4h。6.根据权利要求1所述的一种利用玉米芯制备碳纳米颗粒的方法，其特征在于，所述步骤(3)中浓硫酸与浓硝酸的摩尔质量比为10:1?1:10 ;浓硫酸与浓硝酸的总量与粉体的体积质量比为1?1000:lo7.根据权利要求1所述的一种利用玉米芯制备碳纳米颗粒的方法，其特征在于，所述步骤(4)中结束反应时超纯水与步骤(3)中所使用的酸的质量比为1?1000:1。8.根据权利要求1所述的一种利用玉米芯制备碳纳米颗粒的方法，其特征在于，所述步骤(5)中静置的时间为lh?15d。9.根据权利要求1所述的一种利用玉米芯制备碳纳米颗粒的方法，其特征在于，所述步骤(5)中离心速度为10000转/min?24000转/min，离心时间为30min?10h ;超声的时间为lOmin?6h。10.根据权利要求1所述的一种利用玉米芯制备碳纳米颗粒的方法，其特征在于，所述步骤(5)中真空冷冻干燥的真空度小于20pa，温度为-40°c，时间为6?48h。
【专利摘要】本发明涉及一种利用玉米芯制备碳纳米颗粒的方法，包括：将玉米芯烘干，然后在惰性气体保护下煅烧，自然冷却，取出样品，研磨，得到粉体；将粉体放入浓硫酸和浓硝酸的混合液中，80℃～120℃反应6h～48h，降至室温，得到混合液；将超纯水倒入混合液中，反应1～60min，加入超纯水结束反应；将反应液静置，取下层沉淀，离心，然后加入超纯水，超声，离心，至上层清液透明，取下层粉体真空冷冻干燥，即得。本发明的方法使用可再生资源玉米芯为原料，具有不容易变质，能够在室温下长期稳定保存的特点。本发明的方法得到的纳米颗粒尺寸均匀，具有应用于荧光粉、生物标记等各个领域的潜力。
【IPC分类】B82Y30/00, C01B31/02
【公开号】CN105236386
【申请号】CN201510760499
【发明人】王宏志, 魏婕, 崔博, 张青红, 李耀刚
【申请人】东华大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月10日