一种石油液体产品基石墨烯量子点及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种石油液体产品基石墨烯量子点及其制备方法和应用。其方法为：向石油液体产品中加入浓硫酸和浓硝酸，超声处理得到石油液体产品基分散液；将石油液体产品基分散液基于反应器中搅拌进行氧化反应后冷却至室温，用碱调至中性，得到石油液体产品基粗产品；将得到的石油液体产品基粗产品进行离心，取上清液通过微孔滤膜并透析截留获得该石油液体产品基石墨烯量子点。本发明专利技术的制备方法简单、成本低，且减少繁琐多余的步骤，制备的石油液体产品基石墨烯量子点尺寸小、粒径均匀、水溶性和分散性好，性能优异，能够广泛应用于离子检测等领域，尤其用于水体和活体中铜离子的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种石油液体产品基石墨烯量子点及其制备方法和应用
本专利技术属于纳米材料
，涉及一种石油液体产品基石墨烯量子点及其制备方法和应用。
技术介绍
石墨烯量子点具有优良的物理和化学性质。如导电、导热，磁性，而且毒性低，生物相容性好，抗光漂白能力强，荧光活性高，成为近年来新型材料的研究热点，是新一代医学应用、电池能源和功能器件的理想材料。目前，石墨烯量子点的制备方法主要分为两大类：自上而下法和自下而上法。其中主要包括：激光消融法、电弧放电法、电化学氧化法、二次氧化法、电子束或离子束蚀刻法、燃烧法、微波法、水热和溶剂热法等。然而，以上这些合成方法碳源主要是石墨烯、氧化石墨烯、炭纤维、碳纳米管和富勒烯等，此类前驱体较难得到，制备过程复杂。例如，氧化石墨烯片上环氧集团和羧基通常会导致电子-空穴对的非辐射重组(Wang，S.H.；Zhang，Z.P.；Zhang,K.；Guan,G.J.；Mei，Q.S.；Liu,B.H.Chem.Commun.2010,46,7319.)；使用浓硫酸和浓硝酸等混酸氧化处理碳源煤时，对煤结构破坏严重，引入大量缺陷，所得石墨烯量子点尺寸不均一(Xiang,C.S.；Nature.Commun,2013,4,2943)；即使是石油相关产品，如固体产物沥青，一些沥青分子通常通过多环芳烃之间的π—π*相互作用易堆叠成一个大的多聚体，而天然沥青质可能与多种异源杂质混在一起；煤和焦炭等原料置于包含混酸的氧化剂中可能形成聚硝化芳烃，得到目标产物石墨烯量子点就减少，原料利用率低；此等原料易发生团聚导致荧光强度弱。不仅如此，往往还需要精密又复杂的设备，能源消耗较大，实验室条件较为苛刻，成本较高，而且不易控制石墨烯量子点的尺寸分布，以无烟煤为碳源的实验中，所形成的石墨烯量子点的直径范围较大(10-50nm)。石墨烯量子点尺寸分布过广，则会使石墨烯量子点间发生各种非辐射跃迁导致能量降低，量子产率降低。此外，有些前躯体中芳烃类化合物含量较低。石墨烯量子点产率与碳源中碳的骨架结构，杂化方式，表面官能团等有很大关系。超共轭结构，碳原子以sp2方式杂化和表面含氧、氮、硫等元素的碳源更有利于得到量子产率高的量子点。因此，这些碳源的大规模生产和应用受到了限制。
技术实现思路
为了解决现有技术中石墨烯量子点制备成本高、产率低等问题，本专利技术的目的在于提供一种石油液体产品基石墨烯量子点的制备方法，该制备方法的原料易得、价格低廉，制备方法简单，制备得到的石油液体产品基石墨烯量子点性能优良。本专利技术的目的还在于提供该制备方法制备得到的石油液体产品基石墨烯量子点；本专利技术的目的还在于提供该石油液体产品基石墨烯量子点在生物成像、离子检测、荧光探针、光动力疗法、光热力疗法、光电材料和光催化材料领域中的应用，尤其用于水体和活体中铜离子的检测。本专利技术的目的通过以下技术方案得以实现：一方面，本专利技术提供一种石油液体产品基石墨烯量子点的制备方法，其包括以下步骤：步骤一，向石油液体产品中加入浓硫酸和浓硝酸，超声处理得到石油液体产品基分散液；步骤二，将石油液体产品基分散液基于反应器中搅拌进行氧化反应后冷却至室温，用碱调至中性，得到石油液体产品基粗产品；步骤三，将上述石油液体产品基粗产品进行离心，取上清液通过微孔滤膜并透析截留获得该石油液体产品基石墨烯量子点。上述的制备方法中，优选地，所述石油液体产品包括汽油、液化石油气、柴油、煤油、润滑油、重油，以及以这些液体油为原料生产的相关产品中的一种或多种的组合，但不限于此。上述的制备方法中，优选地，所述汽油包括催化裂化汽油、无铅汽油、车用汽油和航空汽油中的一种或多种的组合，但不限于此。上述的制备方法中，优选地，所述柴油包括轻柴油和/或重柴油，但不限于此。上述的制备方法中，优选地，所述煤油包括动力煤油、溶剂煤油、灯用煤油和燃料煤油中的一种或多种的组合，但不限于此。上述的制备方法中，优选地，所述润滑油包括轻质润滑油、中质润滑油和重质润滑油中的一种或多种的组合，但不限于此。上述的制备方法中，优选地，所述重油包括渣油和/或燃料油，但不限于此。上述的制备方法中，优选地，所述石油液体产品包括催化裂化汽油和/或柴油。柴油可以采用轻柴油(沸点约180-370℃)、重柴油(沸点约350-410℃)，或者柴油汽车、拖拉机等柴油发动机燃料以及柴油为原料生产的相关产品等。本专利技术中的液体石油产品是以碳氢化合物为主要成分的有色可燃性油质液体矿物。石油液体产品包括液化石油气、汽油、柴油、煤油和润滑油等。柴油是一种轻质石油产品，由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的复杂烃类(碳原子数约10～22)。主要由原油蒸馏、催化裂化、热裂化、加氢裂化、石油焦化等过程生产的柴油馏分调配而成；也可由页岩油加工和煤液化制取。较其他石油产品来说，其含有大量多环芳烃与稠环芳烃，可作为制备石墨烯量子点的理想前驱体。催化裂化汽油则是外观透明液体，是经催化裂化工艺制得的汽油组分，催化裂化汽油的组成比较复杂，烯烃、芳烃含量比较多。石墨烯量子点产率与碳源中碳的骨架结构，杂化方式，表面官能团等有很大关系。超共轭结构，碳原子以sp2方式杂化和表面含氧、氮、硫等元素的碳源更有利于得到量子产率高的量子点。本专利技术的原料液体石油中芳香类化合物或多稠环缓和物含量较高，有利于石墨烯量子点的荧光量子产率的提高。上述的制备方法中，优选地，所述石油液体产品、所述浓硫酸、所述浓硝酸的体积比为1：(1.5-25)：(0.5-20)。上述的制备方法中，优选地，在步骤一中，超声处理的功率为100-1000W；超声时间为1-24h。上述的制备方法中，优选地，在步骤二中，进行氧化反应采用的是冰浴、温水浴和油浴中的一种或多种的联用。上述的制备方法中，优选地，进行氧化反应采用的是油浴。上述的制备方法中，优选地，进行氧化反应的温度为50-200℃；时间为4-36h；更加优选地，进行氧化反应的温度为80-160℃；时间为12-24h。上述的制备方法中，优选地，在步骤二中，所述碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和氨水中的一种或多种的组合；更加优选地，所述碱为氢氧化钠。上述的制备方法中，优选地，该制备方法还包括对步骤二制备的石油液体产品基粗产品加入还原剂进行表面改性的步骤。上述的制备方法中，优选地，所述还原剂包括硼氢化钠、水合肼和抗坏血酸等多种还原剂中的一种或多种的组合。上述的制备方法中，优选地，进行表面改性的时间为4h-10h。上述的制备方法中，通过还原剂改性的石墨烯量子点，其发光效率能够得到进一步增强。上述的制备方法中，优选地，在步骤三中，进行离心的转速为4000-10000r/min，离心时间为5-10min。上述的制备方法中，优选地，所述离心的转速为10000r/min，离心时间为10min。上述的制备方法中，优选地，所述微孔滤膜的孔径为0.22-0.45μm，透析采用分子截留量为500-5000Da的透析袋。上述的制备方法中，优选地，所述微孔滤膜的孔径为0.22μm，透析采用分子截留量为500-1000Da的透析袋。上述的制备方法中，优选地，透析时间为72-120h。上述的制备方法中，制备得到的石油液体产品基石墨烯量子点需要冷藏保存于4-5℃温度下储存备用。另一方面，本专利技术还提供上述制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石油液体产品基石墨烯量子点的制备方法，其包括以下步骤：步骤一，向石油液体产品中加入浓硫酸和浓硝酸，超声处理得到石油液体产品基分散液；步骤二，将石油液体产品基分散液基于反应器中搅拌进行氧化反应后冷却至室温，用碱调至中性，得到石油液体产品基粗产品；步骤三，将上述石油液体产品基粗产品进行离心，取上清液通过微孔滤膜并透析截留获得该石油液体产品基石墨烯量子点。

【技术特征摘要】
1.一种石油液体产品基石墨烯量子点的制备方法，其包括以下步骤：步骤一，向石油液体产品中加入浓硫酸和浓硝酸，超声处理得到石油液体产品基分散液；步骤二，将石油液体产品基分散液基于反应器中搅拌进行氧化反应后冷却至室温，用碱调至中性，得到石油液体产品基粗产品；步骤三，将上述石油液体产品基粗产品进行离心，取上清液通过微孔滤膜并透析截留获得该石油液体产品基石墨烯量子点。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述石油液体产品包括汽油、液化石油气、柴油、煤油、润滑油、重油，以及以这些液体油为原料生产的相关产品中的一种或多种的组合；优选地，所述汽油包括催化裂化汽油、无铅汽油、车用汽油和航空汽油中的一种或多种的组合；优选地，所述柴油包括轻柴油和/或重柴油；优选地，所述煤油包括动力煤油、溶剂煤油、灯用煤油和燃料煤油中的一种或多种的组合；优选地，所述润滑油包括轻质润滑油、中质润滑油和重质润滑油中的一种或多种的组合；优选地，所述重油包括渣油和/或燃料油；优选地，所述石油液体产品包括催化裂化汽油和/或柴油。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述石油液体产品、所述浓硫酸、所述浓硝酸的体积比为1：(1.5-25)：(0.5-20)。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤一中，超声处理的功率为100-1000W；超声时间为1-24h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤二中，进行氧化反应采用的是冰浴、温水浴和油浴中的一种或多...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春霞，潘彩文，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11