一種高熒光量子產(chǎn)率N,S摻雜碳點的制備方法與流程

本發(fā)明涉及一種高熒光量子產(chǎn)率n,s摻雜碳點的制備，屬于熒光納米材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

作為一種新型的熒光納米材料，碳點近年來吸引了太多的關(guān)注。相比傳統(tǒng)的半導(dǎo)體量子點和有機熒光染料，碳點擁有許多優(yōu)勢包括合成和功能化簡單、高耐光性、低毒性、對環(huán)境危害小、成本低等，從而證明其在遙感、生物醫(yī)藥、催化、光電設(shè)備等領(lǐng)域潛在的應(yīng)用。雖然很多碳點被合成出來，但是其中大部分是藍(lán)色的熒光。從而限制了碳點在細(xì)胞成像領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。

目前碳點的合成方法主要有兩種：自上而下和自下而上；前者包括打碎大一點的碳結(jié)構(gòu)，包括納米金剛石、石墨、碳納米管、活性炭、炭黑等，使用的方法像電弧放電方法、激光燒蝕和電化學(xué)氧化。后者主要是由小分子作碳源，例如：檸檬酸、碳水化合物、聚合物等。具體的方法有水熱法、微波協(xié)助等。兩種方法相比較，自下而上合成法特別是水熱法對設(shè)備的要求較低，方法簡單，逐漸成為合成碳點的主要方法。

為了得到具有高熒光量子產(chǎn)率和較長發(fā)射波長的碳點，雜原子摻雜被證明是一種有效地手段，摻雜雜原子可以引入更多的活性位點，改變碳點的發(fā)光性質(zhì)；顯然，含有n,s雜原子的小分子為碳源，采用水熱法合成n,s摻雜的熒光碳點是一種合理的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種高熒光量子產(chǎn)率n,s摻雜碳點的制備方法，該制備方法以間苯二胺和巰基丁二酸為碳源，利用水熱法合成出高熒光量子產(chǎn)率n,s摻雜的碳點，量子產(chǎn)率高達(dá)66.84％。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種高熒光量子產(chǎn)率n,s摻雜碳點的制備方法，該制備方法以間苯二胺和巰基丁二酸為碳源，采用水熱法合成高熒光量子產(chǎn)率n,s摻雜的碳點，具體步驟為：

室溫下，將質(zhì)量比為1：1～4的間苯二胺與巰基丁二酸溶于超純水中，攪拌均勻后得到混合溶液。將混合溶液放置于高壓反應(yīng)釜內(nèi)，在120～180℃條件下反應(yīng)2-12h，反應(yīng)后自然冷卻至室溫，樣品采用0.5-10k的透析袋透析12-36h,冷凍干燥后固體為高熒光量子產(chǎn)率n,s摻雜碳點。所述的高熒光量子產(chǎn)率n,s摻雜碳點量子產(chǎn)率高達(dá)66.84％。

本發(fā)明采用間苯二胺和巰基丁二酸結(jié)合作為碳源，間苯二胺含有穩(wěn)定的共軛結(jié)構(gòu)，并且能提供活潑的氨基參與到聚合成核的過程，巰基丁二酸含有豐富的活性官能團(tuán)，特別是含有活潑的巰基，是合成s摻雜碳點的良好的硫元素來源，將兩者作為合成碳點的前驅(qū)體，有利于n,s摻雜碳點的合成。

本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明得到的碳點熒光強度高、穩(wěn)定性較強，量子產(chǎn)率高達(dá)66.84％。

附圖說明

圖1為實施例1所得碳點的紫外-可見吸收譜圖

圖2為實施例1所得碳點熒光發(fā)射譜圖；

圖3為實施例1所得碳點的紅外光譜圖；

圖4為實施例1所得碳點的透射電子顯微鏡成像；

圖5為實施例1所得碳點的透射電子顯微鏡成像得到的粒子的粒徑統(tǒng)計分布圖。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

下述實施例中，如無特殊說明，所使用的實驗方法均為常規(guī)方法，所用試劑等均可從化學(xué)或生物試劑公司購買。

實施例1

將0.1g間苯二胺和0.2g巰基丁二酸溶于10ml超純水，超聲10min，將溶液置于50ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，120℃反應(yīng)12h，冷卻至室溫，反應(yīng)后液體用3k透析袋透析24h，冷凍干燥后得到碳點。

圖1為實施例1所得碳點水溶液的紫外-可見吸收譜圖，可以看到碳點水溶液在292nm處有一個很強的吸收峰。圖2為實施例1所得碳點水溶液的熒光發(fā)射波譜圖，由圖可以看到所得碳點的熒光發(fā)射波長具有激發(fā)波長依賴的性質(zhì)，最大激發(fā)波長為420nm。圖3為實施例1所得碳點的紅外吸收圖，從中可以看出碳點的表面有豐富的基團(tuán)，在波數(shù)2600處有很強的巰基的吸收峰。圖4為實施例1所得碳點的透射電子顯微鏡圖，由圖可以看出碳點為球形或類球形，并且具有良好的分散性。圖5為實施例1所得碳點的粒徑分布圖，可以看到所得碳點的尺寸分布在1.4-3.4nm之間，平均尺寸為2.44nm。

實施例2

將0.1g間苯二胺和0.2g巰基丁二酸溶于10ml超純水，超聲10min，將溶液置于50ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，140℃反應(yīng)10h，冷卻至室溫，反應(yīng)后液體用3k透析袋透析24h，冷凍干燥后得到碳點。

實施例3

將0.1g間苯二胺和0.2g巰基丁二酸溶于10ml超純水，超聲10min，將溶液置于50ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，160℃反應(yīng)8h，冷卻至室溫，反應(yīng)后液體用0.5k透析袋透析36h，冷凍干燥后得到碳點。

實施例4

將0.1g間苯二胺和0.2g巰基丁二酸溶于10ml超純水，超聲10min，將溶液置于50ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，180℃反應(yīng)2h，冷卻至室溫，反應(yīng)后液體用0.5k透析袋透析36h，冷凍干燥后得到碳點。

實施例5

將0.1g間苯二胺和0.2g巰基丁二酸溶于10ml超純水，超聲10min，將溶液置于50ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，180℃反應(yīng)4h，冷卻至室溫，反應(yīng)后液體用3k透析袋透析24h，冷凍干燥后得到碳點。

實施例6

將0.1g間苯二胺和0.4g巰基丁二酸溶于10ml超純水，超聲10min，將溶液置于50ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，180℃反應(yīng)4h，冷卻至室溫，反應(yīng)后液體用3k透析袋透析24h，冷凍干燥后得到碳點。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種高熒光量子產(chǎn)率N,S摻雜碳點的制備方法，屬于熒光納米材料領(lǐng)域。該制備方法具體步驟為：室溫下，將質(zhì)量比為1：1～4的間苯二胺與巰基丁二酸溶于超純水中，攪拌均勻后得到混合溶液；將混合溶液放置于高壓反應(yīng)釜內(nèi)，在120～180℃條件下反應(yīng)2?12h，反應(yīng)后自然冷卻至室溫，樣品采用0.5?10K的透析袋透析12?36h,冷凍干燥后固體為高熒光量子產(chǎn)率N,S摻雜碳點。本發(fā)明得到的碳點熒光強度高、穩(wěn)定性較強，量子產(chǎn)率高達(dá)66.84％。

技術(shù)研發(fā)人員：韓冰雁;于明波;孫佳慧;遲晨;彭婷婷;李瑩;胡茜茜;侯緒芬;相榮超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大連理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.17
技術(shù)公布日：2017.07.25