一種回收固體碳量子點的方法
【專利摘要】一種回收固體碳量子點的方法，本發(fā)明屬于納米材料【技術(shù)領(lǐng)域】，解決目前碳量子點的制備方法存在碳量子點固體團聚和回收難的技術(shù)問題。技術(shù)方案是：先用溶劑熱法熱解有機物制備出碳量子點，然后加入胺類試劑進行修飾，在高壓反應(yīng)釜中加熱到180～200℃并保溫，獲得氨基修飾碳量子點。在氨基修飾碳量子點溶液里加入適量二甲基甲酰胺溶劑，室溫下放置一段時間后，溶液中的碳量子點進行自組裝獲得固體碳量子點。本發(fā)明用于制備回收固體碳量子點，具有無毒環(huán)保，制備操作簡單，原材料價格低廉，得到的固體碳量子點水溶性好，光致發(fā)光特性優(yōu)異的優(yōu)點。
【專利說明】—種回收固體碳量子點的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及碳量子點的制備方法，具體涉及一種通過自組裝回收固體碳量子點的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳量子點由于其良好的水溶性和光致發(fā)光特性，并且低毒性，發(fā)射波長和激發(fā)波長可調(diào)控，易于表面修飾，在生物檢測、標記、傳感器、催化、藥物載體、光學(xué)等諸多領(lǐng)域備受青睞。
[0003]碳量子點的制備方法基本可分為2種:一是從上至下法，即用塊體碳源(如石墨、炭黑)制備碳量子點；另一種是從下至上法，即用有機分子作為碳源制備碳量子點。但是，這些方法得到的碳量子點均是分散在水或有機試劑中。由于碳量子點尺寸僅有幾納米，表現(xiàn)出了大的比表面和極高的活性，所以通過加熱蒸發(fā)去除水或有機試劑后，碳量子點極易發(fā)生團聚且很難再打破，不僅無法再分散在溶劑中，還會嚴重影響碳量子點的物理化學(xué)性能。迄今為止，尚未有一種有效方法得到碳量子點的固體粉末產(chǎn)品。
[0004]碳量子點團聚很難打破的原因在于顆粒表面之間形成了類似共價鍵的強作用力，使其再溶于溶劑中很難再恢復(fù)到原來分散狀態(tài)。另外，由于原有碳量子點的空間電荷分布發(fā)生了變化，所以導(dǎo)致原有性質(zhì)也發(fā)生了改變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種回收固體碳量子點的方法，解決目前碳量子點的制備方法存在碳量子點固體團聚和回收難的技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0007]—種回收固體碳量子點的方法，其特征在于:所述方法的具體步驟是:
[0008](I)向密閉容器中加入乙二醇、或丙二醇、或丙三醇多元醇有機試劑，按密閉容器體積的25~50%加入多元醇有機溶液，加熱到150~200°C保溫5~12h，制備出碳量子
占.[0009](2)把制備好的碳量子點放入密閉容器中，同時按碳量子點體積的2~6%加入乙二胺、或1，3-丙二胺、或1，4- 丁二胺，將混合液加熱到180~200°C并保溫5~12h，獲得所需的氨基修飾碳量子點；
[0010](3)在室溫下，將氨基修飾碳量子點與N-N- 二甲基甲酰胺(DMF)按I~10:20的體積比混合，通過超聲或攪拌使溶液混合均勻，且混合均勻的溶液pH值控制在11.5~12.5之間。
[0011 ] (4)將上述混合均勻的透明溶液放置在-10~35°C的溫度下保溫3~10天，保證Salen反應(yīng)發(fā)生完全，得到白色固體碳量子點沉淀。
[0012](5)去除上清液，將固體顆粒加熱到30~60°C保溫2~6h，得到干燥的白色固體碳量子點顆粒；掃描電鏡表明碳量子點組裝成了棒狀結(jié)構(gòu)。[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出了一種回收固體碳量子點快速有效的方法，首先讓碳點表面的氨基與N-N-二甲基甲酰胺(DMF)發(fā)生Salen(席夫堿)反應(yīng)，形成鏈接碳量子點的席夫堿。鏈接碳量子點的席夫堿會與碳量子點表面未有席夫堿修飾的部分發(fā)生靜電吸附，導(dǎo)致自組裝行為發(fā)生并形成固體沉淀從DMF溶劑中析出。本發(fā)明得到的碳量子點粉末可以再分散在水性溶劑和其它有機溶劑中，而不影響其碳量子點的性能。
[0014]本發(fā)明解決了碳量子點固體團聚和回收的難題，具有無毒環(huán)保，制備操作簡單，原材料價格低廉，得到的固體碳量子點水溶性好，光致發(fā)光特性優(yōu)異的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是一種回收固體碳量子點方法的流程圖；
[0016]圖2是本發(fā)明實施例1中回收的白色固體碳量子點粉末；
[0017]圖3是本發(fā)明實施例1中回收的白色固體碳量子點粉末在365nm紫外燈照射下發(fā)光情況的照片；
[0018]圖4是本發(fā)明實施例1中沒有組裝時碳量子點的透射電鏡(TEM)照片；
[0019]圖5是本發(fā)明實施例1中沒有組裝時碳量子點的光致發(fā)光譜(發(fā)射光譜圖的激發(fā)波長為365nm)；
[0020]圖6為本發(fā)明 實施例1中制備得到的碳量子點的掃描電鏡(SEM)照片；
[0021]圖7為本發(fā)明實施例1中制備得到的固體碳量子點再溶于溶劑(水)中的TEM照片;
[0022]圖8為本發(fā)明實施例1中制備得到的固體碳量子點的光致發(fā)光譜，其中:
[0023]A是氨基修飾碳點原液的熒光譜圖，B是等體積氨基修飾碳點原液析出的固體顆粒溶解在等體積水中的熒光譜圖(發(fā)射光譜圖的激發(fā)波長為394nm)，內(nèi)嵌圖為溶液B在日光和紫外燈下的照片。
【具體實施方式】
[0024]體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的典型實施例，將結(jié)合附圖在以下的說明中詳細敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的保護范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上是當作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0025]實施例1:
[0026]如圖1所示，一種回收固體碳量子點的方法，按以下步驟實現(xiàn)自組裝回收固體碳
量子點:
[0027](I)向密閉容器中加入乙二醇有機溶劑，按密閉容器體積的50%加入乙二醇溶液，加熱到200°C保溫5h，制備出碳量子點；
[0028](2)把制備好的碳量子點放入密閉容器中，同時按碳量子點體積的6%加入乙二胺，將混合液加熱到180°C并保溫5h，獲得所需的氨基修飾碳量子點；
[0029](3)在室溫下，將氨基修飾碳量子點與N-N-二甲基甲酰胺(DMF)按5:20的體積比混合，通過超聲或攪拌使溶液混合均勻，且混合均勻的溶液pH值控制在11.5左右。
[0030](4)將上述混合均勻的透明溶液放置在25°C的溫度下保溫10天，保證Salen (席夫堿)反應(yīng)發(fā)生完全，得到白色固體碳量子點沉淀。[0031](5)去除上清液，將固體顆粒加熱到30°C保溫6h，得到干燥的白色固體碳量子點顆粒。
[0032]本實施例可以簡單有效的直接回收固體碳量子點，該固體粉末呈白色(見圖2)，在365nm紫外燈照射下具有很強的熒光(見圖3)。對未組裝時的碳量子點溶液進行透射電鏡檢測，碳納米顆粒均勻分散(見圖4、5)。對固體碳量子點粉末進行掃描電鏡檢測，該碳量子點呈棒狀實心結(jié)構(gòu)(見圖6)。將固體顆粒溶解在水中進行透射電鏡檢測，碳納米顆粒重新均勻分散(見圖7、8)。
[0033]實施例2
[0034](I)向密閉容器中加入丙三醇有機溶劑，按密閉容器體積的25%加入乙二醇溶液，加熱到180°C保溫8h，制備出碳量子點；
[0035](2)把制備好的碳量子點放入到密閉容器中，同時按碳量子點體積的2%加入1，3-丙二胺，將混合液加熱到200°C并保溫6h，獲得所需的氨基修飾碳量子點；
[0036](3)在室溫下，將氨基修飾碳量子點與N-N-二甲基甲酰胺(DMF)按1:20的體積比混合，通過超聲或攪拌使溶液混合均勻，且混合均勻的溶液pH值控制在12.5左右。
[0037](4)將上述混合均勻的透明溶液放置在-10°C的溫度下保溫3天，保證Salen(席夫堿)反應(yīng)發(fā)生完全，得到白色固體碳量子點。 [0038](5)去除上清液，將固體顆粒加熱到60°C保溫2h，得到干燥的白色固體碳量子點顆粒。
[0039]實施例3
[0040](I)向密閉容器中加入丙二醇有機溶劑，按密閉容器體積的40%加入乙二醇溶液，加熱到150°C保溫12h，制備出碳量子點；
[0041](2)把制備好的碳量子點放入到密閉容器中，同時按碳量子點體積的4%加入1，4-丁二胺，將混合液加熱到190°C并保溫12h，獲得所需的氨基修飾碳量子點；
[0042](3)在室溫下，將氨基修飾碳量子點與N-N- 二甲基甲酰胺(DMF)按10:20的體積比混合，通過超聲或攪拌使溶液混合均勻，且混合均勻的溶液pH值控制在12.0左右。
[0043](4)將該透明溶液放置在35°C的溫度下保溫5天，保證Salen (席夫堿)反應(yīng)發(fā)生完全，得到白色固體碳量子點。
[0044](5)去除上清液，將固體顆粒加熱到40°C保溫4h，得到干燥的白色固體碳量子點顆粒。
[0045]本發(fā)明能夠以多種形式具體實施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當理解，上述實施例不限于前述的細節(jié)，而應(yīng)在權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的變化和改型都應(yīng)為權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種回收固體碳量子點的方法，其特征在于:所述方法的具體步驟是: (1)向密閉容器中加入乙二醇、或丙二醇、或丙三醇多元醇有機試劑，按密閉容器體積的25~50%加入多元醇有機溶液，加熱到150~200°C保溫5~12h，制備出碳量子點； (2)把制備好的碳量子點放入密閉容器中，同時按碳量子點體積的2~6%加入乙二胺、或1，3-丙二胺、或1，4- 丁二胺，將混合液加熱到180~20(TC并保溫5~12h，獲得所需的氨基修飾碳量子點； (3)在室溫下，將氨基修飾碳量子點與N-N-二甲基甲酰胺，按1~10:20的體積比混合，通過超聲或攪拌使溶液混合均勻，且混合均勻的溶液pH值控制在11.5~12.5之間。 (4)將上述混合均勻的透明溶液放置在-10~35°C的溫度下保溫3~10天，保證Salen反應(yīng)發(fā)生完全，得到白色固體碳量子點沉淀。 (5)去除上清液，將固體顆粒加熱到30~60°C保溫2~6h，得到干燥的白色固體碳量子點顆粒；掃描電鏡表明碳量子點組裝成了棒狀結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】C09K11/02GK103992794SQ201410225711
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】胡勝亮, 丁艷麗, 常青, 楊金龍, 劉俊 申請人:中北大學(xué)