一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备水溶性碳量子点的方法，属于材料领域，具体涉及一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法。本发明专利技术通过电解碳纳米水溶胶，选择合适的电极材料，调控电流、电压、温度以及时间参数，然后透析分离获得水溶性碳量子点。与现有技术相比，本发明专利技术只需要通过电解纳米碳水溶胶就可以得到大批量的碳量子点水溶液，成本低廉，绿色环保，适用于工业化生产。

Method for preparing water-soluble carbon quantum dots by electrolytic carbon nano water sol separation

The invention relates to a method for preparing water-soluble carbon quantum dots, which belongs to the field of materials, in particular relates to a method for preparing water-soluble carbon quantum dots by electrolysis of carbon nano water sol. The water soluble carbon quantum dots are obtained by dialysis and separation by selecting the appropriate electrode materials, adjusting the current, voltage, temperature and time parameters by electrolysis of carbon nano water sol. Compared with the prior art, the carbon quantum water solution can be obtained by electrolysis of nano carbon hydrosol, which has the advantages of low cost, green environment protection, and is suitable for industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法
本专利技术涉及一种制备水溶性碳量子点的方法，属于材料领域，具体涉及一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法。
技术介绍
碳量子点材料因其独特的荧光性，生物相容性，易官能团化，抗光漂白，化学稳定性等特点成为了当今研究的热点，在生物成像，荧光传感，有机光电，光催化，环境检测等领域有着良好的应用前景。合成碳量子点的方法主要包括化学氧化法、微波合成法、激光刻蚀法、电弧放电法、水热法、燃烧法等。这些方法一般只能合成少量的碳量子点，有些方法的实验条件还比较严苛，对工业化生产而言，效率太低，成本偏高，还容易造成环保问题。为了将碳量子点生产工业化，研究人员对碳量子点的合成方法及工艺持续不断地进行着探索。例如，采用电火花放电制备荧光量子点的方法将电极片浸没于有机介质中，利用脉冲放电裂解有机介质从而得到碳量子点；直流脉冲法快速制备荧光量子点的方法使用高纯石墨碳棒作正负极，利用直流脉冲电流电解去离子水制备得到碳量子点；水溶性碳量子点的制备方法以电弧法制备单壁碳纳米管时所产生的石墨杂质为原料，将该杂质加入含表面活性剂的水溶液中分离得到碳量子点。以上所述方法相较于其他方法已经有了显著进步，但是仍然存在产率偏低、制备过程中需使用强氧化剂、有机溶剂或者表面活性剂，可能产生大量难处理的废水，还存在可以进一步改进的可能性。目前，纳米碳水溶胶的工业化研究有了显著进展，例如，申请号为CN200510064698.4的专利技术专利“一种量子碳素及其制备方法和实施设备”提出了以去离子水为电解质，高纯度石墨板为阳极，不锈钢板为阴极，通电电解得到量子碳素，即纳米碳水溶胶的方案。研究发现，通过该方法得到的纳米碳水溶胶中，含有丰富的水溶性碳量子点。这说明存在通过分离纳米碳水溶胶来得到大批量的水溶性碳量子点的可能。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术中水溶性碳量子点生产效率低，并且存在环境污染等技术问题；提供了一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法，包括：电解碳纳米水溶胶，透析沉淀完全后的电解液上清液得到水溶性碳量子点。优化的，上述的一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法，用于电解的电流密度调控为1～300mA/cm2，电压调控为1～100V，温度随电压和电流参数的调控而改变，温度范围控制在15～80℃。优化的，上述的一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法，电解时间为10～60min。优化的，上述的一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法，透析袋的截留分子量为1000～3000。优化的，上述的一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法，用于电解的阳极和阴极板为金属板，其中至少有一种为非惰性极板。因此，本专利技术具有如下优点：本专利技术所使用的原料无毒无害，绿色环保，所选用的电极板简单易得，成本较低，电解条件温和，时间较短，基本无“三废”产生，操作简便，适合工业化生产。附图说明图1为本专利技术分离制得的水溶性碳量子点水溶液；图2为实施例1所得到的水溶性碳量子点的荧光光谱图，其吸收峰在约500nm，为碳量子点的特征吸收峰。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。本实施例中，依据专利技术申请号为CN200510064698.4、公开号为CN1853764的专利技术专利申请所制得的黑色浑浊的碳纳米水溶胶原料作为电解液，选择合适的金属板为阳极和阴极，调控电流、电压、温度以及时间参数，电解，分离得到大批量的水溶性碳量子点。所用原料是碳纳米水溶胶，其主要成分是碳纳米颗粒以及水。实施例1取500mL碳纳米水溶胶置于电解槽中，以直径为10cm的圆形铁片为正负极，正负极间距取6cm，直流电电解，电压为1V，电流密度为1.2mA/cm2，通电时间为60min，电解液温度为15℃，电解结束后，将上清液慢慢倾倒出来，随后用截留分子量为1000的透析袋透析得到的上清液，换3次水，每次1000mL，透析袋中的液体溶液即为水溶性碳量子点溶液。实施例2取500mL碳纳米水溶胶置于电解槽中，以直径为10cm的圆形铁片为正极，同尺寸规格的铜片为负极，正负极间距取6cm，直流电电解，电压为100V，电流密度为130mA/cm2，电解液温度为80℃，通电时间为10min，电解结束后，将上清液慢慢倾倒出来，随后用截留分子量为3000的透析袋透析得到的上清液，换3次水，每次1000mL，透析袋中的液体溶液即为水溶性碳量子点溶液。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本专利技术精神作举例说明。本专利技术所属
的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本专利技术的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法，其特征在于，包括：电解碳纳米水溶胶，透析沉淀完全后的电解液上清液得到水溶性碳量子点。

【技术特征摘要】
1.一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法，其特征在于，包括：电解碳纳米水溶胶，透析沉淀完全后的电解液上清液得到水溶性碳量子点。2.根据权利要求1所述的一种电解碳纳米水溶胶分离制备水溶性碳量子点的方法，其特征在于，用于电解的电流密度调控为1～300mA/cm2，电压调控为1～100V，温度随电压和电流参数的调控而改变，温度范围控制在15～80℃。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卓益，汪杰明，黄琨，侯大军，
申请(专利权)人：玉灵华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42