一种碳量子点复合氧化亚铜的制备方法与流程

本发明涉及了一种碳量子点复合氧化亚铜的制备方法，属于复合材料制备技术领域。

背景技术：

随着社会的发展以及进步，对材料的需求也变得越来越多样化。在追求更好性能以及漂亮的外观的同时，也希望生产成本能相对降低；只有生产成本降低了，其运用范围才能更好的被拓宽。

碳量子点，合成工艺简单，成本非常低，牧草，木瓜，葡萄糖等这一系列绿色能源都可以合成碳量子点，并与且一系列研究证明碳量子点的毒性可以忽略不计，具有生物相容性，稳定性良好，导电性好等独特优势。因此探究出一种新的碳量子点复合氧化亚铜复合粉末的方法，不论是功能材料还是结构材料来说，都有一定的理论指导意义的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种碳量子点复合氧化亚铜的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）将铜盐、碳量子点分别加入盛有去离子水的容器中，铜盐和水的质量比为1:50~100，碳量子点和水的质量比为1:600~1000，将碳量子点溶液缓慢滴至铜盐溶液中，继续搅拌5~10min后，水浴加热至70℃~85℃，得到碳量子点-铜盐混合液，其中碳量子点和铜盐的质量比为1:390~1560。

（2）配制质量分数为40%~50%的naoh溶液，将naoh溶液缓慢滴入步骤（1）得到的碳纳米管-铜盐混合溶液中得到混合均匀的碳量子点-氢氧化铜沉淀；在此过程中碳量子点-氢氧化铜沉淀一直保持在温度为70~85℃的水浴锅中加热并磁力搅拌，使得氢氧化铜沉淀形核完全。

（3）配制质量分数为50%~60%的葡萄糖溶液，同时将葡萄糖溶液缓慢滴入步骤（2）得到的碳量子点-氢氧化铜沉淀中，将其一直保持在温度为70~85℃的水浴锅中进行磁力搅拌，直至溶液颜色变为砖红色沉淀即可，得到混合均匀的碳量子点-氧化亚铜混合液，抽滤干燥后得到碳量子点-氧化亚铜复合粉末。

优选的，本发明步骤（1）所述碳量子点的制备方法为：将柠檬酸和乙二醇溶解于装有去离子水的聚四氟乙烯内衬中，将聚四氟乙烯内衬置于不锈钢反应釜中，加热至100~150℃，持续保温300~360min，然后冷却至室温，取出反应釜内的溶液，6000~9000r/min离心20~30min，再将离心处理得到的上清液透析处理10~12h，冷冻干燥后得到粉末状碳量子点。

优选的，本发明所述冷冻干燥过程的真空度小于1pa，冷阱温度为-60℃~-40℃。

优选的，本发明步骤（1）中所述的铜盐为乙酸铜、硬脂酸铜、硫酸铜、硝酸铜、乙二胺四乙酸钠铜、edta铜钠盐中的一种或者多种按照任意比例配置组成。

优选的，本发明步骤（3）中干燥温度为60~70℃，干燥时间为10~15h。

本发明的有益效果是：

（1）本发明所述方法制备碳量子点-氧化亚铜复合材料制备方法简单，易操作，并且碳量子点粒径均匀（如图1）；制备得到的碳量子点-氧化亚铜复合粉末基本处于纳米级细颗粒，无其他夹杂物。

（2）本发明所述方法制备碳量子点-氧化亚铜复合材料成本较低。

附图说明

图1为实施例1中制备的碳量子点形貌结构。

图2为对比实施例1中氧化亚铜的形貌图。

图3为实施例2中碳量子点复合氧化亚铜的形貌图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

实施例1

本实施例所述碳量子点复合氧化亚铜的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）碳量子点的制备：将柠檬酸和乙二醇溶解于装有去离子水的聚四氟乙烯内衬中，将聚四氟乙烯内衬置于不锈钢反应釜中，于干燥箱中加热至150℃，持续保温360min后冷却至室温，取出反应釜内的溶液，9000r/min离心20min，再将离心处理得到的上清液透析处理12h；冷冻干燥（真空度小于1pa，冷阱温度为55℃）得到粉末状碳量子点，如图1所示。

（2）将铜盐，碳量子点分别加入盛有去离子水的容器中，铜盐和水的质量比为1:50，碳量子点和水的质量比为1:600，将铜盐溶液磁力搅拌1h，然后将碳量子点溶液缓慢滴至铜盐溶液中，其中，碳量子点和铜盐的质量比为1:1560，继续搅拌10min后，水浴加热至80℃，得到碳量子点-铜盐混合液。

（3）配置质量分数为40%的naoh溶液，同时将naoh溶液缓慢滴入（2）中的碳纳米管-铜盐混合溶液里得到混合均匀的碳量子点-氢氧化铜沉淀；在此过程中碳量子点-氢氧化铜沉淀一直保持在温度为80℃的水浴锅中加热并磁力搅拌10min，使得氢氧化铜沉淀形核完全。

（4）配置质量分数为50%的葡萄糖溶液，同时将葡萄糖溶液缓慢滴入(3)中的碳量子点-氢氧化铜沉淀中，将其一直在水浴锅中保持80℃进行磁力搅拌，直至溶液颜色变为砖红色沉淀即可，得到混合均匀的碳量子点-氧化亚铜混合液；抽滤并且置于干燥箱中干燥15h得到碳量子点-氧化亚铜复合粉末。

本实施例制备得到碳量子点-氧化亚铜复合粉末大小均匀，颗粒之间结合紧密，松装密度小，形貌趋于完整，没有杂质生成，立方体表面有很少的小突起，即氧化亚铜颗粒上附着的碳量子点很少，很难观察到。

实施例2

本实施例所述碳量子点复合氧化亚铜的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）碳量子点的制备：将柠檬酸和乙二醇溶解于装有去离子水的聚四氟乙烯内衬中，将聚四氟乙烯内衬置于不锈钢反应釜中，于干燥箱加热至100℃，持续保温360min后冷却至室温，取出反应釜内的溶液，9000r/min离心20min，再将离心处理得到的上清液透析处理12h，冷冻干燥（真空度小于1pa，冷阱温度为-50℃）得到粉末状碳量子点。

（2）将铜盐，碳量子点分别加入盛有去离子水的容器中，铜盐和水的质量比为1:100，碳量子点和水的质量比为1:1000，将铜盐溶液磁力搅拌0.5h，然后将碳量子点溶液缓慢滴至铜盐溶液中，其中，碳量子点和铜盐的质量比为1:780，继续搅拌5min后，水浴加热至70℃，得到碳量子点-铜盐混合液。

（3）配置质量分数为50%的naoh溶液，同时将naoh溶液缓慢滴入（2）中的碳纳米管-铜盐混合溶液里得到混合均匀的碳量子点-氢氧化铜沉淀；在此过程中碳量子点-氢氧化铜沉淀一直保持在温度为70℃的水浴锅中加热并磁力搅拌10min，使得氢氧化铜沉淀形核完全。

（4）配置质量分数为50%的葡萄糖溶液，同时将葡萄糖溶液缓慢滴入(3)中的碳量子点-氢氧化铜沉淀中，将其一直在水浴锅中保持70℃进行磁力搅拌，直至溶液颜色变为砖红色沉淀即可，得到混合均匀的碳量子点-氧化亚铜混合液；抽滤并且置于干燥箱中干燥12h得到碳量子点-氧化亚铜复合粉末；复合粉末形貌图见附图3。

如图3所示，本实施例制备得到微米级别碳量子点-氧化亚铜复合粉末大小均匀，并且碳量子点较均匀的沉积在立方体氧化亚铜上，复合粉末形貌完整，松装密度小，没有杂质生成。

实施例3

本实施例所述碳量子点复合氧化亚铜的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）碳量子点的制备：将柠檬酸和乙二醇溶解于装有去离子水的聚四氟乙烯内衬中，将聚四氟乙烯内衬置于不锈钢反应釜中，于干燥箱加热至120℃，持续保温300min后冷却至室温，取出反应釜内的溶液，7000r/min离心25min，再将离心处理得到的上清液透析处理11h，冷冻干燥（真空度小于1pa，冷阱温度为-40℃）得到粉末状碳量子点。

（2）将铜盐，碳量子点分别加入盛有去离子水的容器中，铜盐和水的质量比为1:70，碳量子点和水的质量比为1:800，将铜盐溶液磁力搅拌0.5h，然后将碳量子点溶液缓慢滴至铜盐溶液中，其中，碳量子点和铜盐的质量比为1:520，继续搅拌5min后，水浴加热至85℃，得到碳量子点-铜盐混合液。

（3）配置质量分数为40%的naoh溶液，同时将naoh溶液缓慢滴入（2）中的碳纳米管-铜盐混合溶液里得到混合均匀的碳量子点-氢氧化铜沉淀；在此过程中碳量子点-氢氧化铜沉淀一直保持在温度为85℃的水浴锅中加热并磁力搅拌20min，使得氢氧化铜沉淀形核完全。

（4）配置质量分数为50%的葡萄糖溶液，同时将葡萄糖溶液缓慢滴入(3)中的碳量子点-氢氧化铜沉淀中，将其一直在水浴锅中保持85℃进行磁力搅拌，直至溶液颜色变为砖红色沉淀即可，得到混合均匀的碳量子点-氧化亚铜混合液；抽滤并且置于干燥箱中干燥10h得到碳量子点-氧化亚铜复合粉末。

本实施例制备得到碳量子点-氧化亚铜复合粉末大小均匀，立方体结构更加完整并且表面有些许小颗粒凸起，即有些许碳量子点附着其上，松装密度小，没有杂质生成。

实施例4

本实施例所述碳量子点复合氧化亚铜的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）碳量子点的制备：将柠檬酸和乙二醇溶解于装有去离子水的聚四氟乙烯内衬中，将聚四氟乙烯内衬置于不锈钢反应釜中，于干燥箱加热至130℃，持续保温320min后冷却至室温，取出反应釜内的溶液，6000r/min离心30min，再将离心处理得到的上清液透析处理10h，冷冻干燥（真空度小于1pa，冷阱温度为-60℃）得到粉末状碳量子点。

（2）将铜盐，碳量子点分别加入盛有去离子水的容器中，铜盐和水的质量比为1:80，碳量子点和水的质量比为1:900，将铜盐溶液磁力搅拌0.5h，然后将碳量子点溶液缓慢滴至铜盐溶液中，其中，碳量子点和铜盐的质量比为1:390，继续搅拌5min后，水浴加热至80℃，得到碳量子点-铜盐混合液。

（3）配置质量分数为40%的naoh溶液，同时将naoh溶液缓慢滴入（2）中的碳纳米管-铜盐混合溶液里得到混合均匀的碳量子点-氢氧化铜沉淀；在此过程中碳量子点-氢氧化铜沉淀一直保持在温度为80℃的水浴锅中加热并磁力搅拌15min，使得氢氧化铜沉淀形核完全。

（4）配置质量分数为50%的葡萄糖溶液，同时将葡萄糖溶液缓慢滴入(3)中的碳量子点-氢氧化铜沉淀中，将其一直在水浴锅中保持80℃进行磁力搅拌，直至溶液颜色变为砖红色沉淀即可，得到混合均匀的碳量子点-氧化亚铜混合液；抽滤并且置于干燥箱中干燥15h得到碳量子点-氧化亚铜复合粉末。

本实施例制备得到碳量子点-氧化亚铜复合粉末松装密度小，没有杂质产生，立方体状的氧化亚铜颗粒表面有大量的小突起，即表面有大量的碳量子点附着，并且复合粉末大小均匀。

对比实施例1

本实施例所述碳量子点复合氧化亚铜的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）将铜盐加入盛有去离子水的容器中，铜盐和水的质量比是1:50，将铜盐溶液磁力搅拌0.5h，水浴加热至80℃，得到铜盐混合液。

（2）配置质量分数为40%的naoh溶液，同时将naoh溶液缓慢滴入（1）中的铜盐混合溶液里得到均匀的氢氧化铜沉淀；在此过程中氢氧化铜沉淀一直保持在温度为80℃的水浴锅中加热并磁力搅拌10min，使得氢氧化铜沉淀形核完全。

（3）配置质量分数为50%的葡萄糖溶液，同时将葡萄糖溶液缓慢滴入(2)中的氢氧化铜沉淀中，将其一直在水浴锅中保持80℃进行磁力搅拌，直至溶液颜色变为砖红色沉淀即可，得到均匀的氧化亚铜混合液；抽滤并且置于干燥箱中干燥15h得到氧化亚铜粉末；其形貌图见附图2。

通过与对比实施例1的对比可以看出，添加碳量子点后，立方体氧化亚铜表面变得粗糙，有一些细小的凸起，这些凸起就是添加的碳量子点，并且，添加碳量子点后，氧化亚铜大小更加均匀，结构也更加完整。这对其一些相关物理化学性能是有益的。并且，该工艺简单，不需要特殊的设备，因此该工艺技术是可行的。