復合熒光納米材料及其一步制備法
【技術領域】
[0001]本發明屬于熒光納米材料復合技術領域，特別涉及一種008/5102復合熒光納米材料及其一步制備法。
【背景技術】
[0002]近年來出現的碳量子點(CDs)材料因獨特的光學性質和環境友好性受到人們的廣泛關注。2009年，研宄人員發現，⑶s是一種優秀的電子給體和空穴接受體(Chem.Commun.，2009, 25:3774-3776)，又因為⑶s本身對可見光有吸收并有上轉換功能，從而使得CDs光催化材料研宄得到關注，相關報道不斷涌現。但在實際應用中，如催化領域，由于CDs較小的尺寸(<10nm)并不利于催化劑的分離，所以通常將CDs與其他材料結合加以應用。如:Si02/CDs、Ti02/CDs、Fe203/CDs、CDs/Ag/Ag3P04、a -Fe203/CDs 和介孔 ZnO/CDs (New J.Chem.，2012，36(4): 1031-1035 ；Chem.Commun.，2011，47:2604-2606 ；J.Mater.Chem.，2012, 22:8345-8353 ；Environ.Sc1.Technol.2011, 45:9324-9331)。
[0003]雖然目前己經有關于⑶8/3丨02的報道，但是其制備方法復雜，一般需要兩步(先合成CDs后再與S12或是硅烷偶聯劑復合形成CDs/S1 2復合材料)，處理過程繁雜，不能規模化生產。本發明提供了一種⑶s/Si02復合熒光納米材料的一步制備法。這比起其他方法，如黃佳佳等(CN 103382389 A)利用小分子化合物水熱合成⑶s后再與有機硅單體即硅烷偶聯劑復合反應形成碳量子點和有機硅樹脂復合材料；劉春艷等(CN 103421495 A)用熱解法熱解有機化合物制備功能化CDs，之后包覆二氧化硅層后得到的發光碳量子點/二氧化硅雜化材料，本發明的一步法可直接得到復合熒光固體粉末材料，后處理簡單；相比CDs本身(一般是溶液發光，固體不容易得到且固體一般不發光，不穩定，易潮解等)，材料本身穩定，發出明亮的藍光，光穩定性好，在光電、光催化、傳感及農用等領域的應用提供了可能。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種CDs/Si02復合熒光納米材料的一步制備法。本發明的制備方法操作工藝簡單、快速，重復性好，原料來源豐富，制備產率高。
[0005]本發明另一目的在于提供上述方法制備的⑶s/Si02復合熒光納米材料。
[0006]本發明再一目的在于提供上述CDs/Si02復合熒光納米材料在光電、光催化、傳感及農用等領域中的應用。
[0007]本發明的目的通過下述方案實現:
[0008]一種⑶s/Si02復合熒光納米材料的一步制備法，該方法為溶劑熱法，包括以下步驟:將檸檬酸鈉和硅烷偶聯劑混合，加熱反應，得到懸濁液，離心，過濾，得到CDs/Si02復合熒光納米材料。
[0009]所用檸檬酸鈉和硅烷偶聯劑的用量比為(I?5)g: (10?40)mL。
[0010]所述的加熱反應優選為在150?240 °C下加熱反應3?8h，更優選為在200°C下加熱反應5h。
[0011]本發明中所述的硅烷偶聯劑優選為包括但不限于帶有2?3個烷氧硅基的氨基娃燒偶聯劑、亞氣基娃燒偶聯劑、環氧基娃燒偶聯劑和疏基娃燒偶聯劑中的至少一種，如Ν-( β -氨乙基)-γ -氨丙基-甲基二甲氧基硅烷(AEAPMS)，N-氨乙基-γ -氨丙基-三甲氧基硅烷(AEATMS)，3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，甲基三乙氧基硅烷(METS)，3-疏醇基丙基三甲氧基硅烷(MPTES)等。更優選為Ν-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-甲基二甲氧基硅烷(AEAPMS) ο
[0012]所述離心優選為在10000?15000r/min的速度下離心30?60min。離心后除去上層清液，可用石油醚洗滌3?5次后再進行過濾分離。
[0013]分離后優選在60?100°C進行干燥，得到發藍光的白色固體產物⑶s/Si02復合熒光納米材料。本發明制備方法操作簡單，原料來源廣泛，重復性好，產率高，可到90%以上。制備得到的CDs/Si02復合熒光納米材料穩定性好，發出明亮的藍光，光穩定性佳，可應用于光電、光催化、傳感及農用等領域中。
[0014]本發明的原理:
[0015]本發明利用檸檬酸鈉和硅烷偶聯劑直接反應，原料簡單易得，價格低廉，反應條件溫和，制備CDs/Si02復合熒光固體粉末的產率高，解決了現有碳量子點及其復合物制備因工藝和原料的限制而無法規模化生產的問題，可應用于光電裝置、光催化、生物傳感器及農用等領域。
[0016]本發明相對于現有技術，具有如下的優點及有益效果:
[0017](I)本發明使用檸檬酸鈉和硅烷偶聯劑直接反應，無需后續強酸或表面鈍化劑處理，即可一步簡單快速獲得復合熒光納米材料固體粉末。
[0018](2)本發明原料廣泛易得，價格低廉，制備方法條件溫和，僅需150°C即可反應，且產率高，達到90%以上，適合大規模工業化生產。
[0019](3)本發明制備得到的008/5102復合熒光納米材料穩定性好，不潮解，且光穩定性佳，可應用于光電、光催化、傳感及農用等領域中。
【附圖說明】
[0020]圖1是實施例3的⑶s/Si02復合熒光納米材料的紅外譜圖。
[0021]圖2是實施例3的CDs/Si02復合熒光納米材料的XPS譜圖及Si 2p譜圖。
[0022]圖3是實施例3的CDs/Si02復合熒光納米材料的透射電鏡圖及粒徑分布。
[0023]圖4是實施例3的CDs/Si02復合熒光納米材料的激發、發射光譜圖及其在可見光和紫外燈下的圖片。
[0024]圖5是實施例3的CDs/Si02復合熒光納米材料在不同激發波長下的發射光譜圖。
[0025]圖6是溶劑對實施例3的008/3102復合熒光納米材料發光性能的影響。
[0026]圖7是pH對實施例3的⑶s/Si02復合熒光納米材料的發光性能的影響。
【具體實施方式】
[0027]下面結合實施例和附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0028]實施例1
[0029](I)將1.0g檸檬酸鈉和1mL硅烷偶聯劑AEAPMS相互混合，得到前驅體混合物；將前驅體混合物放入反應釜中150°C反應5h，然后冷卻至室溫，得到固體粉末的懸濁液；
[0030](2)將懸濁液放入離心機內，以10000r/min的速度離心30min，除去上層清液后并用石油醚洗滌3?5次，過濾后60°C干燥得到⑶8/5102復合熒光納米材料固體粉末。
[0031]實施例2
[0032](I)將1.0g檸檬酸鈉和1mL硅烷偶聯劑AEAPMS相互混合，得到前驅體混合物；將前驅體混合物放入反應釜中180°C反應6h，然后冷卻至室溫，得到固體粉末的懸濁液；
[0033](2)將懸濁液放入離心機內，以15000r/min的速度離心60min，除去上層清液后并用石油醚洗滌3?5次，過濾后60°C干燥得到⑶8/5102復合熒光納米材料固體粉末。
[0034]實施例3
[0035](I)將1.0g檸檬酸鈉和1mL硅烷偶聯劑AEAPMS相互混合，得到前驅體混合物；將前驅體混合物放入反應釜中200°C反應5h，然后冷卻至室溫，得到固體粉末的懸濁液；
[0036](2)將懸池液放入離心機內，以15000r/min的速度離心60min，除去上層清液后并用石油醚洗滌3?5次，過濾后60°C干燥得到CDs/Si02復合熒光納米材料固體粉末，稱量為 0.93go
[0037](3)對制備得到的CDs/Si02復合熒光納米材料進行觀察和測試，結果見圖1?7。
[0038]參見圖1，是本實施制備的CDs/Si02復合熒光納米材料的紅外光譜圖，從圖中可看出材料中含有S1-O-Si或S1-O-CH鍵的吸收，表明了材料中含有Si的存在。
[0039]參見圖2，是本實施制備的⑶s/Si02復合熒光納米材料的XPS譜圖和其Si2p譜圖，從圖中可以明顯看出材料中含有Si的存在。
[0040]參見圖3，是本實施制備的008/3102復合熒光納米材料的透射電鏡圖及其粒徑分布，可以知道其粒子尺