本發(fā)明涉及石墨烯量子點(diǎn)，具體涉及一種調(diào)控石墨烯量子點(diǎn)光致發(fā)光的方法。
背景技術(shù)：
：自從石墨烯量子點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，由于其具有獨(dú)特的電子、光電子特性，石墨烯量子點(diǎn)已被廣泛用于生物成像、發(fā)光及光電等許多領(lǐng)域。特別是發(fā)光顏色可調(diào)的熒光材料在光發(fā)射、生物熒光標(biāo)定、有機(jī)發(fā)光二極管及固態(tài)光電器件方面存在巨大的潛在應(yīng)用?，F(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的調(diào)控石墨烯量子點(diǎn)發(fā)光特性的方法大多為通過(guò)在合成石墨烯量子點(diǎn)的過(guò)程中加入相關(guān)的溶劑，從而生成摻雜石墨烯量子點(diǎn)，進(jìn)而對(duì)其光學(xué)特性進(jìn)行調(diào)控。但這些方法通常會(huì)導(dǎo)致所得摻雜石墨烯量子點(diǎn)中殘留過(guò)量的溶劑，不利于應(yīng)用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種以氨氣為摻雜源，綠色環(huán)保的調(diào)控石墨烯量子點(diǎn)光致發(fā)光的方法。本發(fā)明所述的調(diào)控石墨烯量子點(diǎn)光致發(fā)光的方法為：在氨氣氣氛下，將石墨烯量子點(diǎn)用汞燈照射，通過(guò)控制汞燈照射的時(shí)間實(shí)現(xiàn)調(diào)控石墨烯量子點(diǎn)的光致發(fā)光特性。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選控制石墨烯量子點(diǎn)所在的平面與汞燈光照發(fā)生源的距離為4-9cm，進(jìn)一步優(yōu)選控制石墨烯量子點(diǎn)所在的平面與汞燈光照發(fā)生源的距離為5-7cm。上述技術(shù)方案中，所述汞燈的功率為300-1000w，優(yōu)選為400-600w。上述技術(shù)方案中，所述氨氣氣氛通常保持一個(gè)大氣壓，所述氨氣的流量不作特別要求，本申請(qǐng)優(yōu)選為40-60ml/min。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選是將作為原料的石墨烯量子點(diǎn)置于石英舟中，然后將石英舟置于石英管中，之后再將上述石英管置于汞燈下進(jìn)行照射。優(yōu)選石英舟的截面形狀呈長(zhǎng)方形，這樣更有利于將石墨烯量子點(diǎn)均勻地?cái)偲皆谑⒅劾?，也更有利于石墨烯量子點(diǎn)在汞燈光照下反應(yīng)。通常，石墨烯量子點(diǎn)的攤開(kāi)厚度控制在0.05-1mm。上述技術(shù)方案中，在完成照射之后，關(guān)閉氨氣并通入惰性氣體(如氬氣、氦氣等)，使產(chǎn)物在惰性氣體環(huán)境下冷卻至室溫。申請(qǐng)人在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明所述方法可以實(shí)現(xiàn)石墨烯量子點(diǎn)的熒光從黃光到藍(lán)綠光的有效調(diào)控，其中石墨烯量子點(diǎn)所在的平面與汞燈光照發(fā)生源的距離以及汞燈照射時(shí)間兩個(gè)參數(shù)的結(jié)合起著至關(guān)重要的作用。具體的，當(dāng)汞燈的功率為500w、石墨烯量子點(diǎn)所在的平面與汞燈光照發(fā)生源的距離為6cm、照射時(shí)間為10-90min時(shí)，可使所得產(chǎn)物的熒光最強(qiáng)峰藍(lán)移至500-510nm(原石墨烯量子點(diǎn)的熒光最強(qiáng)峰為551nm)。與傳統(tǒng)采用檸檬酸等有機(jī)物為氮源、需要在高溫高壓條件通過(guò)制備摻雜石墨烯量子點(diǎn)來(lái)調(diào)控產(chǎn)物發(fā)光特性的方法相比，本發(fā)明以氨氣為氮源，采用光化學(xué)方法即可實(shí)現(xiàn)所得產(chǎn)物(摻雜石墨烯量子點(diǎn))發(fā)光特性的調(diào)控，工藝更為簡(jiǎn)單且易操控，還不會(huì)引入雜質(zhì)，提高了所得產(chǎn)物的純度，且所得產(chǎn)物的粒徑分布均勻，直徑分布范圍約為1-5nm。附圖說(shuō)明圖1為各實(shí)施例中使用的原料石墨烯量子點(diǎn)的透射電鏡圖；圖2為實(shí)施例4所得產(chǎn)物的透射電鏡圖；圖3為各實(shí)施例中使用的原料石墨烯量子點(diǎn)的熒光光譜圖；圖4為實(shí)施例4所得產(chǎn)物的熒光光譜圖；圖5為各實(shí)施例中使用的原料石墨烯量子點(diǎn)，以及實(shí)施例1-5所得產(chǎn)物的熒光光譜圖；圖6各實(shí)施例中使用的原料石墨烯量子點(diǎn)，以及實(shí)施例1-5所得產(chǎn)物的x射線光電子光譜(xps)圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述,以更好地理解本發(fā)明的內(nèi)容,但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。以下各實(shí)施例中使用的原料石墨烯量子點(diǎn)粉末(簡(jiǎn)稱gqds)的透射電鏡圖如圖1所示，由圖1可見(jiàn)產(chǎn)品具有相對(duì)均勻的點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品直徑約為1-4nm。取該原料石墨烯量子點(diǎn)粉末1.0mg溶于10ml去離子水，然后在200w條件下超聲15min，對(duì)所得溶液在室溫下進(jìn)行熒光光譜測(cè)試，所得熒光光譜圖如圖3所示。由圖3可知，該原料存在很強(qiáng)的黃色熒光，其激發(fā)波長(zhǎng)有較寬的范圍(280nm-640nm)，在激發(fā)波長(zhǎng)為400nm時(shí)的熒光強(qiáng)度最強(qiáng)，其峰位為551nm。實(shí)施例1取20mg原料石墨烯量子點(diǎn)粉末裝入石英舟中(攤開(kāi)厚度為0.1mm)，并將石英舟放入石英管中，將石英管置于汞燈(500w)的正下方，并控制石墨烯量子點(diǎn)所在的平面與汞燈光照發(fā)生源的距離為6cm；之后向石英管中通入氮?dú)鈿夥?流量為40ml/min)，保持氨氣在一個(gè)大氣壓，開(kāi)啟汞燈對(duì)石墨烯量子點(diǎn)粉末照射10min，照射完成后關(guān)閉氨氣，并立刻導(dǎo)入氬氣，讓物料在氬氣保護(hù)下自然冷卻至室溫，得到產(chǎn)物ngqds-10(即氮摻雜石墨烯量子點(diǎn)ngqds-10)。實(shí)施例2重復(fù)實(shí)施例1，不同的是，將光照時(shí)間改為30min，得到產(chǎn)物ngqds-30。實(shí)施例3重復(fù)實(shí)施例1，不同的是，將光照時(shí)間改為50min，得到產(chǎn)物ngqds-50。實(shí)施例4重復(fù)實(shí)施例1，不同的是，將光照時(shí)間改為70min，得到產(chǎn)物ngqds-70。所得產(chǎn)物ngqds-70的透射電鏡圖如圖2所示，由圖2可見(jiàn)產(chǎn)品具有點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品直徑約為1-5nm。取所得產(chǎn)物ngqds-701.0mg溶于10ml去離子水，然后在200w條件下超聲15min，對(duì)所得溶液在室溫下進(jìn)行熒光光譜測(cè)試，所得熒光光譜圖如圖4所示。由圖4可知，該光譜圖與原料石墨烯量子點(diǎn)的熒光有很大的差別，在激發(fā)波長(zhǎng)為400nm時(shí)其最強(qiáng)峰出現(xiàn)在504nm，即相對(duì)原料石墨烯量子點(diǎn)的熒光出現(xiàn)明顯的藍(lán)移，由黃光(551nm)藍(lán)移至藍(lán)綠光(504nm)。說(shuō)明在此光照時(shí)間下石墨烯量子點(diǎn)的能帶結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化，說(shuō)明此在氨氣氣氛下光照時(shí)間對(duì)產(chǎn)物成分的影響很大。實(shí)施例5重復(fù)實(shí)施例1，不同的是，將光照時(shí)間改為90min，得到產(chǎn)物ngqds-90。實(shí)施例6取實(shí)施例1-5所得的產(chǎn)物各1.0mg分別溶于10ml去離子水，然后在200w條件下超聲15min，對(duì)所得溶液在室溫下進(jìn)行熒光光譜測(cè)試，對(duì)各實(shí)施例產(chǎn)物處理后溶液在400nm激發(fā)波長(zhǎng)的熒光光譜進(jìn)行整合對(duì)比，歸一化后結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，在激發(fā)波長(zhǎng)為400nm時(shí)，原料石墨烯量子點(diǎn)的峰位為551nm(黃光)，在按本發(fā)明所述方法光照時(shí)間為10min、30min、50min、70min、90min的熒光最強(qiáng)峰分別在508nm(藍(lán)綠光)、509nm(藍(lán)綠光)、507nm、504nm和510nm(藍(lán)綠光)。結(jié)果表明隨著光照時(shí)間的變化，其熒光都出現(xiàn)了明顯的藍(lán)移。由此可知，可以通過(guò)選擇光照時(shí)間在氨氣氣氛下調(diào)節(jié)石墨烯量子點(diǎn)的發(fā)光位置，能夠?qū)崿F(xiàn)從黃光至藍(lán)綠光的可調(diào)。實(shí)施例7取各實(shí)施例所用的原料石墨烯量子點(diǎn)，以及實(shí)施例1-5所得產(chǎn)物進(jìn)行xps測(cè)試，譜圖如圖6所示，具體數(shù)據(jù)如下述表1所述。結(jié)果表明在氨氣氣氛下汞燈光照可以改變所得產(chǎn)物中的含氮量。表1：c(％)n(％)o(％)gqds62.181.2136.61ngqds-1067.9112.2819.81ngqds-3070.7415.9613.3ngqds-5071.114.5214.39ngqds-7074.3711.4114.22ngqds-9071.1813.4715.36實(shí)施例8重復(fù)實(shí)施例1，不同的是，將氨氣流量改為60ml/min，得到產(chǎn)物ngqds-10-1。取所得產(chǎn)物ngqds-10-11.0mg溶于10ml去離子水，然后在200w條件下超聲15min，對(duì)所得溶液在室溫下進(jìn)行熒光光譜測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所得溶液在400nm激發(fā)波長(zhǎng)時(shí)的熒光最強(qiáng)峰仍舊為508nm(藍(lán)綠光)。實(shí)施例9重復(fù)實(shí)施例1，不同的是，控制石墨烯量子點(diǎn)所在的平面與汞燈光照發(fā)生源的距離為7cm，得到產(chǎn)物ngqds-10-2。取所得產(chǎn)物ngqds-10-21.0mg溶于10ml去離子水，然后在200w條件下超聲15min，對(duì)所得溶液在室溫下進(jìn)行熒光光譜測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所得溶液在400nm激發(fā)波長(zhǎng)時(shí)的熒光最強(qiáng)峰仍舊為508nm(藍(lán)綠光)。實(shí)施例10重復(fù)實(shí)施例1，不同的是，控制石墨烯量子點(diǎn)所在的平面與汞燈光照發(fā)生源的距離為4cm，得到產(chǎn)物ngqds-10-3。取所得產(chǎn)物ngqds-10-31.0mg溶于10ml去離子水，然后在200w條件下超聲15min，對(duì)所得溶液在室溫下進(jìn)行熒光光譜測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所得溶液在400nm激發(fā)波長(zhǎng)時(shí)的熒光最強(qiáng)峰仍舊為508nm(藍(lán)綠光)。實(shí)施例11重復(fù)實(shí)施例1，不同的是，汞燈的功率為1000w，控制石墨烯量子點(diǎn)所在的平面與汞燈光照發(fā)生源的距離為9cm，得到產(chǎn)物ngqds-10-4。取所得產(chǎn)物ngqds-10-41.0mg溶于10ml去離子水，然后在200w條件下超聲15min，對(duì)所得溶液在室溫下進(jìn)行熒光光譜測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所得溶液在400nm激發(fā)波長(zhǎng)時(shí)的熒光最強(qiáng)峰仍舊為508nm(藍(lán)綠光)。當(dāng)前第1頁(yè)12