一種油相中制備高量子產(chǎn)率碳量子點(diǎn)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于量子點(diǎn)發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及在油相中制備碳量子點(diǎn)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]量子點(diǎn)是一種準(zhǔn)零維納米半導(dǎo)體材料，它由少量的原子或原子團(tuán)組成，通常三維尺度在I?10nm。由于量子尺寸效應(yīng)和介電限域效應(yīng)的影響，顯示出許多獨(dú)特的光學(xué)特性和電學(xué)特性，使得量子點(diǎn)在光電、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。量子點(diǎn)電致發(fā)光器件具有低功耗、高效率、響應(yīng)速度快以及靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，在LED照明領(lǐng)域顯示出巨大的學(xué)術(shù)價(jià)值和良好的商業(yè)前景。
[0003]量子點(diǎn)發(fā)光材料的研宄取得多項(xiàng)進(jìn)展，但作為發(fā)光層用于LED照明仍存在一定的缺陷。在材料方面，目前研宄較為廣泛的Cd族量子點(diǎn)毒性較大，Cd元素進(jìn)入人體，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生嚴(yán)重的毒害作用。鑒于此，歐盟通過(guò)電子電機(jī)設(shè)備中危險(xiǎn)物質(zhì)禁用指令(RoHS)，自2006年7月I日起禁止在電子產(chǎn)品中使用鎘等物質(zhì)。所以，開(kāi)發(fā)新型環(huán)保材料是量子點(diǎn)發(fā)光材料的研宄方向。
[0004]在應(yīng)用方面，與半導(dǎo)體量子點(diǎn)及有機(jī)熒光小分子相比較，碳點(diǎn)量子(簡(jiǎn)稱碳點(diǎn))具有熒光性質(zhì)穩(wěn)定、發(fā)射波長(zhǎng)范圍寬且可調(diào)、生物相容性好、低毒等特點(diǎn)，可應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如標(biāo)記成像、離子檢測(cè)、診斷等。此外，碳點(diǎn)還是良好的光電子受體供體，決定了其應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊。
[0005]自2004年首次發(fā)現(xiàn)了熒光碳點(diǎn)以來(lái)，碳點(diǎn)的制備與性能研宄也越來(lái)越深入。在制備方法上，發(fā)展了一系列的如電弧放電法、電化學(xué)法、熱解法、水熱法、微波法、超聲法等。同時(shí)為了提高碳點(diǎn)的發(fā)光性能，采用表面修飾、化學(xué)摻雜等方法在合成中也是必不可少的。但目前提供的方法能耗高、條件復(fù)雜，且制備的碳點(diǎn)量子產(chǎn)率低，在大規(guī)模應(yīng)用方面受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了油相中制備高量子產(chǎn)率碳量子點(diǎn)的方法，且制備的碳量子點(diǎn)穩(wěn)定性好，綠色無(wú)毒。
[0007]本發(fā)明提供的油相中制備高量子產(chǎn)率碳碳量子點(diǎn)的方法，具體步驟如下:
(1)稱取lg-2g的檸檬酸或者葡萄糖，溶于2ml-4ml0.5mol/L的硝酸溶液中；
(2)加入油酸與十八烯，混合均勻；油酸與十八烯體積比例為4:6-1:9，兩者總體積為10ml_40ml ；
(3)把上述混合溶液加熱到160-250°C，攪拌反應(yīng)l_5h；
(4)然后加入2倍體積-10倍體積的甲醇溶液，超聲混合均勻，再高速離心，取得萃取后的碳點(diǎn)溶液，在50°C -80°C下烘干，即獲得碳點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明中，碳源是檸檬酸或葡萄糖。反應(yīng)體系是油相，采用十八烯為溶劑。碳點(diǎn)的表面修飾劑采用油酸，PEG200。
[0009]實(shí)際操作中，采用的油酸與十八稀具體體積比例可為1:9、2:8、3:7、4:6 (總體積為1ml),加熱溫度為180°C，所得到的碳點(diǎn)粒徑均在1nm以下。量子點(diǎn)在甲醇、乙醇、水溶液中有良好分散性。本發(fā)明所制備的量子點(diǎn)具有高量子產(chǎn)率，達(dá)到50%以上。
[0010]所述的量子點(diǎn)結(jié)晶良好，具有石墨烯結(jié)構(gòu)。
[0011]本發(fā)明與其它方法相比具有所需設(shè)備及條件簡(jiǎn)單、操作安全簡(jiǎn)便，毒性小、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。且制備的量子點(diǎn)具有高量子產(chǎn)率、結(jié)晶度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為實(shí)施例1中碳點(diǎn)的高分辨透射電鏡圖片。
[0013]圖2為實(shí)施例2中碳點(diǎn)的高分辨透射電鏡圖片。
[0014]圖3為實(shí)施例1產(chǎn)物在I天后及2個(gè)月后測(cè)得的熒光光譜比較圖。
[0015]圖4為實(shí)施例3產(chǎn)物與硫酸奎寧的紫外可見(jiàn)吸收光譜圖對(duì)比。
[0016]圖5為實(shí)施例3產(chǎn)物與硫酸奎寧的熒光光譜圖的對(duì)比。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1，以Ig梓檬酸為碳源，溶解于2ml 0.5mol/L的硝酸溶液中。再加入3ml油酸及7mL十八烯，并磁力攪拌lOmin，將混合物在180°C的條件下反應(yīng)1.5h,冷卻至室溫后，加入24ml甲醇并超聲混合5min，再高速離心。所得上層清液即為碳量子點(diǎn)溶液。圖1為得到的樣品在高分辨透射電鏡下的圖片，可見(jiàn)粒徑均勻，在7nm左右。圖3為實(shí)施例1產(chǎn)物在I天后及2個(gè)月后測(cè)得的熒光光譜比較圖，可見(jiàn)具有較高的穩(wěn)定性。
[0018]實(shí)施例2，以Ig梓檬酸為碳源，溶解于2ml 0.5mol/L的硝酸溶液中。再加入3ml油酸及7mL十八烯，并磁力攪拌lOmin，將混合物在250°C的條件下反應(yīng)lh，冷卻至室溫后，加入24ml甲醇并超聲混合5min，再高速離心。所得上層清液即為碳量子點(diǎn)溶液。圖2為得到的樣品在高分辨透射電鏡圖片，可見(jiàn)粒徑均勻，在7nm左右。
[0019]實(shí)施例3以2g朽1檬酸為碳源，溶解于2ml 0.5mol/L的硝酸溶液中。再加入2ml油酸及SmL十八烯，并磁力攪拌lOmin，將混合物在180°C的條件下反應(yīng)1.5h，冷卻至室溫后，加入24ml甲醇并超聲混合5min，再高速離心。所得上層清液即為碳量子點(diǎn)溶液。圖4_5分別為實(shí)施例3產(chǎn)物與硫酸奎寧的紫外可見(jiàn)吸收光譜圖與熒光光譜圖的對(duì)比，可見(jiàn)碳點(diǎn)具有較高的量子產(chǎn)率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種油相中制備高量子產(chǎn)率碳量子點(diǎn)的方法，其特征在于具體步驟為: (1)稱取lg-2g的檸檬酸或者葡萄糖，溶于2ml-4ml0.5mol/L的硝酸溶液中； (2)加入油酸與十八烯，混合均勻；油酸與十八烯體積比例為4:6-1:9，兩者總體積為10ml_40ml ； (3)把上述混合溶液加熱到160-250°C，攪拌反應(yīng)l_5h； (4)然后加入2-10倍體積的甲醇溶液，超聲混合均勻，再高速離心，取得萃取后的碳點(diǎn)溶液，在50°C -80°C下烘干，即獲得碳量子點(diǎn)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于量子點(diǎn)發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種油相中制備高量子產(chǎn)率碳量子點(diǎn)的方法。本發(fā)明通過(guò)將碳源在十八烯溶液中熱解并加入表面修飾劑修飾獲得碳點(diǎn)并進(jìn)行分離提純。本發(fā)明的方法操作簡(jiǎn)單，條件溫和，成本低，綠色環(huán)保。制備的碳量子點(diǎn)體系水溶性、穩(wěn)定性好，量子產(chǎn)率高。
【IPC分類】B82Y40-00, B82Y20-00, C01B31-02, C09K11-65
【公開(kāi)號(hào)】CN104560037
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510019897
【發(fā)明人】賀良杰, 張萬(wàn)路, 陳秋行, 梅時(shí)良, 張節(jié), 郭睿倩
【申請(qǐng)人】復(fù)旦大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月15日