一种红色荧光碳纳米点及其制备方法与应用

本发明涉及碳纳米材料制备，具体地说是一种红色荧光碳纳米点及其制备方法与应用。

背景技术：

1、碳点是一种粒径在10nm范围内的类球形纳米颗粒，并具有光致发光特性。研究者们从形成机理、结构和表面基团考虑，将碳点分为了四大类，分别为石墨烯量子点、碳量子点、碳纳米点和碳化聚合物点。其中，碳纳米点虽具有较高的碳化程度，但碳核结构一般无明显的晶格，且不具有量子限域效应。其结构特征为，高度碳化的无定形碳为碳核，配以简单的官能团作为表面态。碳纳米点光致发光主要来源于缺陷和子域。

2、碳点具有化学惰性、热稳定性、高量子产率和良好的生物相容性等优点，因此备受研究者们关注。当前，碳点已被广泛用于催化、储能和光电子器件、诊断和治疗等领域。红色荧光碳点由于可以深入穿透组织，同时可以避免生物体的自身荧光干扰，因此在生物成像方面拥有巨大的优势。与此同时，红色作为三基色之一，红色荧光碳点便成为构筑碳点基白色发光二极管不可或缺的组分。基于此，红色碳点已被认为是促进碳点在大多数领域实际应用的关键因素之一。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种红色荧光碳纳米点及其制备方法与应用，本发明通过1,8-二氨基萘和磷酸制备红色荧光碳纳米点，该红色荧光碳纳米点具有强的荧光发射以及纳秒级荧光寿命，因而可以用于时间分辨成像、高级信息加密和防伪等领域。

2、本发明是这样实现的：

3、本发明利用1,8-二氨基萘和磷酸的混合溶液在反应釜中水热反应，得到红色荧光碳纳米点的前驱体产物，再通过柱色谱法提纯得到纯净的红色荧光碳纳米点溶液，最后热干燥得到碳纳米点固体粉末。

4、具体步骤是：

5、(1)称取1,8-二氨基萘固体0.1～2.8g溶于20ml磷酸，磁力搅拌使其溶解。

6、(2)将上述溶液转移至水热釜中，于120～300℃条件下水热反应6～26小时，待加热结束，反应釜于自然环境下冷却至室温，得到红色荧光碳纳米点的前驱体。

7、(3)采用柱色谱法进行提纯，先用去离子水为洗涤溶剂，除去前驱体中的绿色荧光碳点，随后以二氯甲烷为溶剂，再一次去除前驱体中的杂质(一些有机配体、生成的未知有机产物等)和其它杂色(指红色之外的，比如蓝色、绿色、黄色等)碳点，直至流出的二氯甲烷无明显的荧光，最后向硅胶柱中加入无水乙醇，伴随无水乙醇流出的即为目标产物红色荧光碳纳米点。

8、(4)红色荧光碳纳米点溶液经过旋蒸后得到碳纳米点固体粉末。

9、上述方案中，步骤(3)中的提纯是通过柱色谱法除去前驱体中的杂质和除红色外的其它颜色荧光碳点。采用柱色谱提纯过程中，除去由原材料引入的磷元素所用的洗涤溶剂为去离子水，即在第一步采用去离子水为洗涤溶剂除去前驱体中的绿色荧光碳点的过程中，就除去了原材料引入的磷元素，因此最终所制备的红色荧光碳纳米点中不含磷。

10、本发明制备的碳纳米点固体粉末不具有荧光发射，但溶于无水乙醇后具有强的红色荧光发射，且在无水乙醇中溶解性良好。

11、本发明的方法克服了现有方法的制备繁琐、成本高、红色荧光碳点种类受限和荧光强度弱的弊端，通过一步水热法制备出红色荧光碳纳米点，经过柱色谱法提纯后得到纯净的红色荧光碳纳米点溶液，最后热干燥处理就可以得到碳纳米点固体粉末。其在时间分辨成像、高级信息加密和防伪等领域具有广阔的应用前景。本发明所述的方法简单易行、成本低、产出高，可以实现批量合成。

1.一种红色荧光碳纳米点的制备方法，其特征是，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的红色荧光碳纳米点的制备方法，其特征是，步骤(3)中，采用二氯甲烷去除前驱体中的杂质和其它杂色碳点，直至流出的二氯甲烷在紫外灯照射下无明显的荧光。

3.根据权利要求1所述的红色荧光碳纳米点的制备方法，其特征是，步骤(2)中水热反应温度为180～300℃。

4.根据权利要求1所述的红色荧光碳纳米点的制备方法，其特征是，步骤(1)中磷酸浓度为85％。

5.依据权利要求1～4任一项所述方法所制备的红色荧光碳纳米点。

6.权利要求5所述的红色荧光碳纳米点在时间分辨成像、高级信息加密和防伪领域的应用。