一种锌离子掺杂的黄色荧光的碳量子点的制备方法

文档序号:9466482
一种锌离子掺杂的黄色荧光的碳量子点的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种巧光纳米材料的制备方法,尤其设及一种锋离子渗杂的黄色巧光 的碳量子点的制备方法。
【背景技术】
[0002] 碳纳米材料在过去的几十年中经历了快速的进展,已经成为改变并将继续改变人 类生活中最有前途的材料之一。碳量子点由于其具有低毒,光稳定性,良好的生物相容性而 受到广泛的关注。基于碳量子点优异的特性,其可应用于光电传感和生物医疗。碳量子点不 仅性能优异,其制备的方法多种多样,且简单易行,并且制备所需原料价格低廉,简单易得。
[0003] 然而,目前大多数方法制备的碳量子点巧光颜色比较单一,大多数为单调的蓝 色巧光。虽然黄色巧光碳量子点已被报道化iH,化X,KangZ,etal.Water-Soluble FluorescentCarbonQuantumDotsandPhotocatalystDesign[J].AngewandteChemie InternationalEdition, 2010, 49 (26) :4430-4434.),然而量子产率比较低(低于 20% ), 因此,制备高量子产率的黄色巧光碳量子点仍是一个挑战。此外,巧光碳量子点优越的光学 性能,稳定性及环境友好性可W使其作为一种新型的巧光材料具有良好的潜在应用。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种锋离子渗杂的高量子产率 黄色巧光碳量子点的制备方法,此碳量子点具有很强的黄色巧光和较高的巧光量子产率, 稳定性好。
[0005] 本发明的技术方案为:一种锋离子渗杂的黄色巧光碳量子点的制备方法,其具体 步骤如下:
[0006]a.将锋源,碳源,纯化剂,有机溶剂,置于水热蓋中;
[0007] b.将水热蓋置于烘箱,升溫加热反应;
[0008] C.反应结束后停止加热,冷却,取出水热蓋内溶液;
[0009] d.将水热蓋内取出的溶液,离心取上清液,旋蒸或烘干得固体粉末,固体
[0010] 超声溶于水后,经透析膜透析,获得碳量子点水溶液。
[0011] 优选步骤a中所述的锋源为氯化锋、硝酸锋、醋酸锋或硫酸锋的一种。优选步骤a 所述的碳源为一水合巧樣酸、巧樣酸=钢或巧樣酸锭的一种。优选步骤a中纯化剂为尿素 或硫脈的一种。优选步骤a中溶剂为甲苯、二甲基亚讽或N,N-二甲基甲酯胺的一种。优选 步骤a中碳源、锋源和纯化剂的摩尔比为:1: (1-5) :(1-5)。
[0012] 优选步骤b中反应溫度为180-250°C,反应时间为:6-2地。
[0013] 本发明所制备的碳量子点为无定型结构,具有激发不依赖的特性,巧光发射主峰 在560皿~590皿,巧光寿命在5ns~10ns,直径在化m~6皿,量子产率在35-50%之间。
[0014] 有益效果:
[0015] 1.本发明所用的原料为商业品,可保证持续性的生产供给。
[0016] 2.本发明整个材料的制备过程具有反应条件溫和,方法简便易行的特点。
[0017] 3.本发明所制备的具有很强的黄色巧光的碳量子点能够稳定的发射出黄色巧光, 且量子产率高。
[0018] 4.本发明提供了一种可W有效提高该类型碳量子点的巧光量子产率的试验方法。
[0019] 5.应用本发明制备的具有高强度蓝绿色巧光的碳量子点经喷墨打印所制备的图 案在紫外灯照射可W发出明亮的黄色巧光,进而可W应用于防伪领域。
[0020] 6.本发明制备的具有高强度黄色巧光的碳量子点还可W用于LED照明领域、太阳 能电池光电转换效率,生物标记等领域中。
【附图说明】
[0021] 图1为实施例1制备的碳量子点样品的TEM图;
[0022] 图2为实施例1制备的碳量子点样品的巧光发射光谱(激发波长:380nm);
[0023] 图3为实施例1制备的碳量子点样品的X畑谱图;
[0024] 图4为实施例1制备的碳量子点样品的巧光寿命谱图;
[0025] 图5为实施例1经喷墨打印所得的图案在紫外灯下的照化有明亮的黄色巧光。
【具体实施方式】
[00%] W下通过具体实施例说明本发明,但本发明并不仅仅限定于运些实施例。 阳〇27] 实施例1
[0028] 1碳量子点的制备
[0029]取Immol-水合巧樣酸(CA),Immol氯化锋,Immol尿素,IOml甲苯放于15ml水热 蓋中,设定水热条件为20(TC反应化。反应结束后经离屯、,旋蒸,超声分散,透析处理得碳量 子点溶液。经巧光光谱仪测定主峰在560nm(如图2所示),半峰宽为IOOnm左右,经X射线 衍射仪测定,其谱图(如图3所示)显示出在2 0 = 25°处有一个很宽的(002)峰,进一步 证明了白光碳量子点的无定型结构。通过拍摄透射电子显微镜(如图1所示)可W看出, 碳量子点的尺寸均一,并且分散较好。根据其尺寸分布图,我们得到碳量子点的平均直径为 3. 5nm。通过拍摄共聚焦显微镜(如图4所示)可W计算出其巧光寿命为6. 8ns。
[0030] 2喷墨打印
[0031] 取上述制备的碳量子点Img,超声溶于IOml无水乙醇溶液。利用喷墨打印机在滤 纸上打印图案,将印有图案的滤纸放于紫外灯箱观察并拍照(如图5所示)。 阳0巧实施例2阳03引1碳量子点的制备
[0034] 取Immol-水合巧樣酸(CA),Immol硝酸锋,2mmol尿素,IOml甲苯放于15ml水热 蓋中,设定水热条件为200°C反应12h。反应结束后经离屯、,旋蒸,超声分散,透析处理得碳 量子点溶液。经巧光光谱仪测定主峰在580nm,半峰宽为SOnm左右,经X射线衍射仪测定, 其谱图显示出在2 0 = 25°处有一个很宽的(002)峰,进一步证明了碳量子点的无定型结 构。通过拍摄透射电子显微镜可W看出,碳量子点的尺寸均一,并且分散较好。根据其尺寸 分布图,我们得到白光碳量子点的平均直径为3nm。通过拍摄共聚焦显微镜可W计算出其巧 光寿命为6. 5ns。
[0035] 2喷墨打印
[0036] 取上述制备的碳量子点Img,超声溶于IOml无水乙醇溶液。利用喷墨打印机在滤 纸上打印图案,将印有图案的滤纸放于紫外灯箱观察并拍照。
[0037] 实施例3
[0038] 1碳量子点的制备
[0039] 取Immol-水合巧樣酸(CA),3mmol氯化锋,2mmol尿素,IOmlN,N-二甲基甲酯胺 放于15ml水热蓋中,设定水热条件为250°C反应化。反应结束后经离屯、,旋蒸,超声分散, 透析处理得碳量子点溶液。经巧光光谱仪测定主峰在580nm,半峰宽为75nm左右,经X射线 衍射仪测定,其谱图显示出在2 0 = 25°处有一个很宽的(002)峰,进一步证明了碳量子点 的无定型结构。通过拍摄透射电子显微镜可W看出,碳量子点的尺寸均一,并且分散较好。 根据其尺寸分布图,我们得到碳量
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