一種利用石墨納米顆粒液相剝離制備石墨烯量子點的方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種制備石墨稀量子點的方法，具體涉及一種利用石墨納米顆粒液相剝離制備石墨稀量子點的方法，屬于納米材料制備領域。
【背景技術】
[0002]石墨稀量子點是碳納米家族的新成員，其具有較小的納米尺寸(小于1nm)，可以使用于氣敏傳感器、光電子、記憶存儲器件、光催化等領域。
[0003]公開號為CN 104386673 A的中國發明專利，公開了 “一種石墨烯量子點(GQDs)及其制備方法”，包括以下步驟:
[0004](I)在KMnO4中加入一定量氧化石墨烯(GO);
[0005](2)對步驟(I)的溶液超聲數小時；
[0006](3)將步驟(2)得到的混合溶液一定轉速下離心一段時間；
[0007](4)取步驟(3)中上層清夜一定轉速下繼續離心；
[0008](5)得到石墨烯量子點(GQDs)。
[0009]公開號為CN 104650862 A的中國發明專利，公開了“一種白色熒光發射的石墨烯量子點的制備及其應用”，包括以下步驟:
[0010]a、將納米石墨粉投入硫酸與硝酸的混合酸中，超聲處理后，在微波的照射下，加熱進行反應；
[0011]b、將步驟a中的反應產物先用微孔膜過濾，收集濾液中和至中性后再用透析袋透析若干次，收集袋內液體，得到石墨烯量子點；
[0012]C、將步驟b中得到的石墨烯量子點的pH值調節至13后，在微波的照射下，加熱反應，將反應產物用透析袋透析若干次，收集袋內液體，得到具有白色熒光發射性能的石墨烯量子點。
[0013]因此，本領域的技術人員致力于開發一種自上而下，利用單一溶劑/混合溶劑/含表面活性劑的水相超聲處理來得到石墨烯量子點。本方法避免氧化還原反應，無廢液污染，可重復操作，條件溫和，有利于大量制備。
【發明內容】
[0014]本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種自上而下，利用石墨納米顆粒液相超聲剝離制備石墨烯量子點的方法。
[0015]發明的目的可以通過以下技術方案來實現:將石墨納米顆粒放于單一溶劑/混合溶劑/含表面活性劑的水相中，超聲一段時間，再經過離心和過濾過程，即得到石墨烯量子點。
[0016]—種利用石墨納米顆粒液相剝離制備石墨烯量子點的方法，包括以下步驟:
[0017]步驟I，將石墨納米顆粒放于液體中超聲處理，得到超聲處理產物;液體是指單一溶劑、混合溶劑、含表面活性劑的水之中的一種；
[0018]步驟2，超聲處理產物再經過離心和過濾過程，得到石墨烯量子點。
[00?9 ] 優選地，石墨納米顆粒的直徑小于I Onm。石墨納米顆粒的質量為I Omg?I OOkg。
[0020 ] 優選地，液體的體積為I OmL?10L。
[0021]優選地，單一溶劑為苯甲酸芐酯、N-甲基吡咯烷酮、丁內酯、N，N_二甲基乙酰胺、I，3-二甲基-2咪唑烷酮、乙烯基吡咯烷酮、1-十二烷基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、異丙醇、丙酮、1-辛基-2-吡咯烷酮、氯仿、環己酮、連二氯苯、全氟苯、八氟甲苯、五氟苯腈、五氟吡啶、9-蒽羧酸、乙基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、乙腈、甘油、乙二醇、正辛醇、正葵醇、乙酸乙酯、四氫呋喃、硝基乙烷、噻吩、苯甲醚、己烷、環己烷、二硫化碳、吡啶、氯苯、硝基苯、聚乙二醇之中的一種。
[0022]優選地，混合溶劑為水/甲醇混合液、水/乙醇混合液、水/異丙醇混合液、水/丙醇混合液、水/丙酮混合液、丙酮/異丙醇混合液、丙醇/異丙醇混合液、二甲基亞砜/N-甲基吡咯烷酮混合液、正丁醇/N，N-二甲基甲酰胺混合液之中的一種。
[0023]優選地，表面活性劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鋰、膽酸鈉、牛去氧膽酸鹽、脫氧膽酸鈉、辛基苯基聚氧乙烯醚、聚乙二醇辛基苯基醚、賴氨酸、阿拉伯膠、殼聚糖、撲啉、疏水蛋白、芘及其衍生物、四氰基對二次甲基苯醌、木質素、超支化聚乙烯、牛血清蛋白、脂質體、吐溫80、吐溫85、聚丙烯酸丁酯之中的一種。表面活性劑的質量為Img?1kg0
[0024]優選地，超聲方式為水浴超聲、杯超聲或者點超聲;超聲的時間為1min?48h，超聲的功率為50?2000W。
[0025]優選地，離心的速度為200?lOOOOrpm，離心時間為0.2?3h。
[0026]與現有方法相比，本方法避免氧化還原反應，無廢液污染，可重復操作，條件溫和，有利于大量制備。本方法制備的石墨烯量子點顆粒分布均勻，在氣敏傳感器、光電子、記憶存儲器件、光催化等領域具有廣泛的應用前景。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明利用石墨納米顆粒液相剝離制備石墨烯量子點的示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面對本發明的實施例做詳細說明，以下實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0029]實施例1
[0030]步驟I，將1mg石墨納米顆粒放于20mL N-甲基吡咯烷酮，點超聲30min(500W)；
[OO31 ] 步驟2，在5000rpm離心，20min，接著過濾得到石墨稀量子點。
[0032]實施例2
[0033]步驟I，將5g石墨納米顆粒放于IL水和乙醇的混合溶液(V水/Vzif= 55:45)，點超聲50min(500ff)；
[0034]步驟2，在3000rpm離心，90min，接著過濾得到石墨稀量子點。
[0035]實施例3[OO36]步驟I，將5g石墨納米顆粒放于IL八氟甲苯，水浴超聲60min(300W)；
[OO37 ] 步驟2，在3000rpm離心，90min，接著過濾得到石墨稀量子點。
[0038]實施例4
[0039]步驟I，將2g石墨納米顆粒和50mg膽酸鈉放于500mL去離子水，點超聲120min(500W)；
[0040]步驟2，在4000rpm離心，50min，接著過濾得到石墨稀量子點。
[0041 ] 實施例5
[0042]步驟I，將Ikg石墨納米顆粒和500mg十二烷基苯磺酸鈉放于50L去離子水，水浴超聲360min(300W);
[0043]步驟2，在6000rpm離心，60min，接著過濾得到石墨稀量子點。
[0044]以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種利用石墨納米顆粒液相剝離制備石墨烯量子點的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟I，將石墨納米顆粒放于液體中超聲處理，得到超聲處理產物;所述液體是指單一溶劑、混合溶劑、含表面活性劑的水之中的一種； 步驟2，所述超聲處理產物再經過離心和過濾過程，得到石墨烯量子點。2.根據權利要求1中所述的一種利用石墨納米顆粒液相剝離制備石墨烯量子點的方法，其特征在于，所述石墨納米顆粒的直徑小于10nm。3.根據權利要求1中所述的一種利用石墨納米顆粒液相剝離制備石墨烯量子點的方法，其特征在于，所述石墨納米顆粒的質量為I Omg?I OOkg。4.根據權利要求1中所述的一種利用石墨納米顆粒液相剝離制備石墨烯量子點的方法，其特征在于，所述液體的體積為1mL?100L。5.根據權利要求1中所述的一種利用石墨納米顆粒液相剝離制備石墨烯量子點的方法，其特征在于，所述單一溶劑為苯甲酸芐酯、N-甲基吡咯烷酮、丁內酯、N，N-二甲基乙酰胺、I，3-二甲基-2咪唑烷酮、乙烯基吡咯烷酮、1-十二烷基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、異丙醇、丙酮、1-辛基-2-吡咯烷酮、氯仿、環己酮、連二氯苯、全氟苯、八氟甲苯、五氟苯腈、五氟吡啶、9-蒽羧酸、乙基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、乙腈、甘油、乙二醇、正辛醇、正葵醇、乙酸乙酯、四氫呋喃、硝基乙烷、噻吩、苯甲醚、己烷、環己烷、二硫化碳、吡啶、氯苯、硝基苯、聚乙二醇之中的一種。6.根據權利要求1中所述的一種利用石墨納米顆粒液相剝離制備石墨烯量子點的方法，其特征在于，所述混合溶劑為水/甲醇混合液、水/乙醇混合液、水/異丙醇混合液、水/丙醇混合液、水/丙酮混合液、丙酮/異丙醇混合液、丙醇/異丙醇混合液、二甲基亞砜/N-甲基吡咯烷酮混合液、正丁醇/N，N-二甲基甲酰胺混合液之中的一種。7.根據權利要求1中所述的一種利用石墨納米顆粒液相剝離制備石墨烯量子點的方法，其特征在于，所述表面活性劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鋰、膽酸鈉、牛去氧膽酸鹽、脫氧膽酸鈉、辛基苯基聚氧乙烯醚、聚乙二醇辛基苯基醚、賴氨酸、阿拉伯膠、殼聚糖、撲啉、疏水蛋白、芘及其衍生物、四氰基對二次甲基苯醌、木質素、超支化聚乙烯、牛血清蛋白、脂質體、吐溫80、吐溫85、聚丙烯酸丁酯之中的一種。8.根據權利要求1中所述的一種利用石墨納米顆粒液相剝離制備石墨烯量子點的方法，其特征在于，所述表面活性劑的質量為Img?I Okg。9.根據權利要求1中所述的一種利用石墨納米顆粒液相剝離制備石墨烯量子點的方法，其特征在于，所述超聲方式為水浴超聲、杯超聲或者點超聲;所述超聲的時間為1min?48h，所述超聲的功率為50?2000W。10.根據權利要求1中所述的一種利用石墨納米顆粒液相剝離制備石墨烯量子點的方法，其特征在于，所述離心的速度為200?1000rpm，所述離心時間為0.2?3h。
【專利摘要】本發明公開了一種利用石墨納米顆粒液相剝離制備石墨烯量子點的方法。將石墨納米顆粒放于單一溶劑/混合溶劑/含表面活性劑的水相中，超聲一段時間，再經過離心和過濾過程，即得到石墨烯量子點。與現有方法相比，本方法避免氧化還原反應，無廢液污染，可重復操作，條件溫和，有利于大量制備。本方法制備的石墨烯量子點顆粒分布均勻，在氣敏傳感器、光電子、記憶存儲器件、光催化等領域具有廣泛的應用前景。
【IPC分類】C01B31/04
【公開號】CN105600773
【申請號】CN201510960643
【發明人】楊志, 徐明瀚, 徐書生, 魏浩, 張亞非
【申請人】上海交通大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月18日