本发明属于led灯荧光粉领域，涉及一种固态粉状石墨烯量子点的制备方法及其应用。
背景技术：
石墨烯量子点作为一种新型的量子点，由于其量子限域和边缘效应，表现出很多独特的物理、化学性质。除此之外，石墨烯量子点还具有低毒性、生物兼容性好、化学稳定性、可调荧光特性、低成本、抗漂白等优势，使得在光电器件、传感器、生物成像等方面具有很大的应用前景。
目前石墨烯量子点的制备方法主要分为两类：自上而下法，通过电化学、酸氧化、水热法等方法将石墨烯或者石墨烯氧化物进行切割来制备石墨烯量子点。自下而上法，利用微波合成、热解、水热等方法，将有机小分子前驱体通过热解或缩合等反应制备成石墨烯量子点，例如开笼富勒稀法和以葡萄糖为前驱体制备石墨稀量子点的溶液化学法。
由上述方法制备出来的石墨烯量子点主要是以溶液状态存在为主，这就极大得限制了石墨烯量子点在光电器件方面的应用。将溶液中的石墨烯量子点制备成固态石墨烯量子点，对基于石墨烯量子点的led器件具有重要的意义。然而，目前在制备固态石墨烯量子点的过程中存在一个普遍问题，就是因量子点团聚而发生的荧光减弱现象。因此，急需一种可以减少团聚的固态石墨烯量子点制备方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种固态粉状石墨烯量子点的制备方法及其应用，该方法制备的固态粉状石墨烯量子点的量子点团聚较少，并且能够应用于led器件中。
为达到上述目的，本发明所述的固态粉状石墨烯量子点的制备方法包括以下步骤：
1)将葡萄糖充分溶解于去离子水中，得葡萄糖水溶液，然后向葡萄糖水溶液中加入氨水，混合均匀，得混合溶液a；
2)将步骤1)得到的混合溶液a放入密封容器中，然后进行微波加热，得反应溶液；
3)将步骤2)得到的反应溶液进行透析处理，得石墨烯量子点溶液；
4)将硅酸钠固体充分溶解于去离子水中，得硅酸钠水溶液；
5)将步骤3)得到的石墨烯量子点溶液加入步骤4)得到的硅酸钠水溶液中，得混合溶液b；
6)将步骤5)得到的混合溶液b微波加热后进行泡沫化，得固态块状石墨烯量子点；
7)将步骤6)得到的固态块状石墨烯量子点进行研磨，得固态粉状石墨烯量子点。
步骤1)中，葡萄糖与去离子水的质量比为1:(30～50)，氨水与葡萄糖水溶液的体积比为1：(40～150)。
步骤2)中微波加热的加热功率为200～800w，加热时间为1～12min。
步骤3)中通过透析袋对步骤2)得到的反应溶液进行透析处理，其中，透析袋的截留分子量为1000～3000，透析时间为24h，透析处理过程中更换两次置换溶液。
步骤4)中硅酸钠固体与去离子水的质量比为1:(1～5)。
步骤5)中硅酸钠水溶液与石墨烯量子点溶液的体积比为1：(0.1～5)。
步骤6)中微波加热的加热功率为600～800w，加热时间为2～8min。
步骤7)中的研磨时间为0.5～4h。
所制备的固态粉状石墨烯量子点在led器件中的应用。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的固态粉状石墨烯量子点的制备方法在具体操作时，将石墨烯量子点溶液与硅酸钠水溶液进行混合，得到混合溶液b，然后将混合溶液b进行微波加热，其中，硅酸钠水溶液在微波加热时产生硅氧聚合物网络结构，从而将石墨烯量子点包裹于硅氧聚合物网络结构中，以减少石墨烯量子点的团聚，有效解决量子点荧光淬灭问题，提高固态粉末石墨烯量子点的荧光强度，使其可以应用于led器件中，另外，需要说明的是，本发明中所用的葡萄糖、氨水及硅酸钠均为价格低廉的常用化学用品，成本低，无毒无污染。
附图说明
图1为实施例一至实施例三制备得到的石墨烯量子点溶液的实物图；
图2为实施例一制备得到的石墨烯量子点溶液在不同波长激光激发下的发光光谱图；
图3为实施例二制备得到的石墨烯量子点溶液在不同波长激光激发下的发光光谱图；
图4为实施例三中制备得到的石墨烯量子点荧光粉在405nm激光激发下的发光光谱图；
图5为实施例一至实施例三制备得到的石墨烯量子点荧光粉的实物图；
图6为利用石墨烯量子点荧光粉制备led器件的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
实施例一
本发明所述的固态粉状石墨烯量子点的制备方法包括以下步骤：
将1g的葡萄糖加入40ml的去离子水中，使其充分溶解，再加入0.7ml的氨水，混合均匀，得混合溶液a，将2ml的混合溶液a放入4ml加盖封闭的玻璃瓶中，然后在加热功率为640w的微波中加热3min，得反应溶液，取10ml的反应溶液，再利用截留分子量为1000的透析袋进行透析处理，置换溶液为去离子水，透析时间为24h，中间更换两次置换溶液，得石墨烯量子点溶液；
向0.8g的硅酸钠加入1ml去离子水，充分溶解后，得硅酸钠水溶液，将石墨烯量子点溶液2.5ml加入硅酸钠水溶液，玻璃棒搅拌10min，得到混合溶液b，将混合溶液b置于微波炉中微波加热，设置加热功率为640w，加热时间为5min，再取出后冷却，得石墨烯量子点固体。将石墨烯量子点固体利用研磨钵进行研磨2h，得到固态粉末石墨烯量子点。
实施例二
本发明所述的固态粉状石墨烯量子点的制备方法包括以下步骤：
将1g的葡萄糖加入40ml的去离子水中，使其充分溶解，再加入0.7ml的氨水，混合均匀，得混合溶液a，将2ml的混合溶液a放入4ml加盖封闭的玻璃瓶中，然后在加热功率为640w的微波中加热5min，得反应溶液，取10ml的反应溶液，再利用截留分子量为1000的透析袋进行透析处理，置换溶液为去离子水，透析时间为24h，中间更换两次置换溶液，得石墨烯量子点溶液；
向0.8g的硅酸钠加入1.5ml去离子水，充分溶解后，得硅酸钠水溶液，将石墨烯量子点溶液2ml加入硅酸钠水溶液，玻璃棒搅拌10min，得到混合溶液b，将混合溶液b置于微波炉中微波加热，设置加热功率为640w，加热时间为5min，再取出后冷却，得石墨烯量子点固体。将石墨烯量子点固体利用研磨钵进行研磨1h，得到固态粉末石墨烯量子点。
实施例三
本发明所述的固态粉状石墨烯量子点的制备方法包括以下步骤：
将1g的葡萄糖加入40ml的去离子水中，使其充分溶解，再加入0.7ml的氨水，混合均匀，得混合溶液a，将2ml的混合溶液a放入4ml加盖封闭的玻璃瓶中，然后在加热功率为480w的微波中加热3min，得反应溶液，取10ml的反应溶液，再利用截留分子量为1000的透析袋进行透析处理，置换溶液为去离子水，透析时间为24h，中间更换两次置换溶液，得石墨烯量子点溶液；
向0.8g的硅酸钠加入2ml去离子水，充分溶解后，得硅酸钠水溶液，将石墨烯量子点溶液1.5ml加入硅酸钠水溶液，玻璃棒搅拌10min，得到混合溶液b，将混合溶液b置于微波炉中微波加热，设置加热功率为640w，加热时间为5min，再取出后冷却，得石墨烯量子点固体。将石墨烯量子点固体利用研磨钵进行研磨0.5h，得到固态粉末石墨烯量子点。
实施例四
本发明所述的固态粉状石墨烯量子点的制备方法包括以下步骤：
1)将葡萄糖充分溶解于去离子水中，得葡萄糖水溶液，然后向葡萄糖水溶液中加入氨水，混合均匀，得混合溶液a；
2)将步骤1)得到的混合溶液a放入密封容器中，然后进行微波加热，得反应溶液；
3)将步骤2)得到的反应溶液进行透析处理，得石墨烯量子点溶液；
4)将硅酸钠固体充分溶解于去离子水中，得硅酸钠水溶液；
5)将步骤3)得到的石墨烯量子点溶液加入步骤4)得到的硅酸钠水溶液中，得混合溶液b；
6)将步骤5)得到的混合溶液b微波加热后进行泡沫化，得固态块状石墨烯量子点；
7)将步骤6)得到的固态块状石墨烯量子点进行研磨，得固态粉状石墨烯量子点。
步骤1)中，葡萄糖与去离子水的质量比为1:50，氨水和葡萄糖水溶液的体积比为1：40
步骤2)中微波加热的加热功率为800w，加热时间为1min。
步骤3)中通过透析袋对步骤2)得到的反应溶液进行透析处理，其中，透析袋的截留分子量为3000，透析时间为24h，透析处理过程中更换两次置换溶液。
步骤4)中硅酸钠固体与去离子水的质量比为1:1。
步骤5)中硅酸钠水溶液与石墨烯量子点溶液的体积比为1：5。
步骤6)中微波加热的加热功率为600w，加热时间为8min。
步骤7)中的研磨时间为0.5h。
实施例五
本发明所述的固态粉状石墨烯量子点的制备方法包括以下步骤：
1)将葡萄糖充分溶解于去离子水中，得葡萄糖水溶液，然后向葡萄糖水溶液中加入氨水，混合均匀，得混合溶液a；
2)将步骤1)得到的混合溶液a放入密封容器中，然后进行微波加热，得反应溶液；
3)将步骤2)得到的反应溶液进行透析处理，得石墨烯量子点溶液；
4)将硅酸钠固体充分溶解于去离子水中，得硅酸钠水溶液；
5)将步骤3)得到的石墨烯量子点溶液加入步骤4)得到的硅酸钠水溶液中，得混合溶液b；
6)将步骤5)得到的混合溶液b微波加热后进行泡沫化，得固态块状石墨烯量子点；
7)将步骤6)得到的固态块状石墨烯量子点进行研磨，得固态粉状石墨烯量子点。
步骤1)中，葡萄糖与去离子水的质量比为1:30，氨水和葡萄糖水溶液的体积比为1：150。
步骤2)中微波加热的加热功率为200w，加热时间为12min。
步骤3)中通过透析袋对步骤2)得到的反应溶液进行透析处理，其中，透析袋的截留分子量为1000，透析时间为24h，透析处理过程中更换两次置换溶液。
步骤4)中硅酸钠固体与去离子水的质量比为1:5。
步骤5)中硅酸钠水溶液与石墨烯量子点溶液的体积比为1：0.1。
步骤6)中微波加热的加热功率为800w，加热时间为2min。
步骤7)中的研磨时间为4h。
实施例六
本发明所述的固态粉状石墨烯量子点的制备方法包括以下步骤：
1)将葡萄糖充分溶解于去离子水中，得葡萄糖水溶液，然后向葡萄糖水溶液中加入氨水，混合均匀，得混合溶液a；
2)将步骤1)得到的混合溶液a放入密封容器中，然后进行微波加热，得反应溶液；
3)将步骤2)得到的反应溶液进行透析处理，得石墨烯量子点溶液；
4)将硅酸钠固体充分溶解于去离子水中，得硅酸钠水溶液；
5)将步骤3)得到的石墨烯量子点溶液加入步骤4)得到的硅酸钠水溶液中，得混合溶液b；
6)将步骤5)得到的混合溶液b微波加热后进行泡沫化，得固态块状石墨烯量子点；
7)将步骤6)得到的固态块状石墨烯量子点进行研磨，得固态粉状石墨烯量子点。
步骤1)中，葡萄糖与去离子水的质量比为1:40，氨水与葡萄糖水溶液的体积比为1：100。
步骤2)中微波加热的加热功率为400w，加热时间为8min。
步骤3)中通过透析袋对步骤2)得到的反应溶液进行透析处理，其中，透析袋的截留分子量为1500，透析时间为24h，透析处理过程中更换两次置换溶液。
步骤4)中硅酸钠固体与去离子水的质量比为1:4。
步骤5)中硅酸钠水溶液与石墨烯量子点溶液的体积比为1：3。
步骤6)中微波加热的加热功率为700w，加热时间为5min。
步骤7)中的研磨时间为3h。
本发明取制备得到的固态粉状石墨烯量子点配胶得到石墨烯量子点荧光胶，将石墨烯量子点荧光胶涂覆在紫外、蓝光led芯片上，即得紫外、蓝光激发led灯。