一种卡宾碳的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种卡宾碳的制备方法，首先将固体靶材置于反应容器中，然后往反应容器中注入有机溶剂，使有机溶剂浸过靶材表面；然后调节激光器的脉冲激光光束的光路，使激光光束依次经过全反射镜和聚焦透镜后聚焦在靶材表面；接着开启脉冲激光，在激光的作用下同时进行液体环境中脉冲激光烧蚀反应与催化反应；最后，反应过程持续10～30分钟后，关闭脉冲激光，便可制得含卡宾碳分子的样品溶液，将制备好的样品溶液滴在衬底上，使有机溶液蒸干，卡宾碳分子最终能自发形成白色的卡宾碳晶体。本发明专利技术方法操作简单，无需苛刻的工作环境，能够在常温常压条件下实现产物的制备，且制备的卡宾碳分子首次发现具有荧光功能，在生物医学领域有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及碳材料的合成与应用的
，尤其是指。
技术介绍
近年来，随着石墨烯的发现，碳的同素异构体已经成为材料科学研宄的热点。从杂化方式来区分，碳可以分为三类同素异构体。第一类为SP3杂化，代表物是金刚石；第二类为SP2杂化，代表物是石墨；第三类是SP杂化，代表物是卡宾碳。卡宾碳是一种一维线型结构的碳，中间通过碳碳双键或者三键和单键交替连接。然而，即使卡宾碳这个概念提出已经超过了 50年，但是是否存在卡宾碳仍然存在疑问。因为现在大家认为卡宾碳的证据一般只限于激光拉曼的表征，如果存在2200cm-1附近的拉曼信号，就很片面的认为是卡宾碳。但是卡宾碳的形貌、颜色、结构等信息还是没能得到进一步的确认。故此，目前需要寻求一种制备卡宾碳的方法来实现高纯度卡宾碳的制备。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种简便、高效、快捷的用于制备卡宾碳的方法，该方法无须苛刻的操作环境要求，能够在常温常压条件下实现产物的制备。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为:，包括以下步骤:I)将固体靶材置于反应容器中，然后往反应容器中注入有机溶剂，并使有机溶剂浸过靶材表面；2)调节激光器的脉冲激光光束的光路，使激光光束依次经过全反射镜和聚焦透镜后聚焦在靶材表面，同时，需要通入氮气或氩气，否则有机溶剂容易燃烧，聚焦时光斑在靶材表面直径为Imm ；3)开启脉冲激光，要求激光能量大于100mJ，否则无法得到目标产物，在激光的作用下同时进行液体环境中脉冲激光烧蚀反应与催化反应，其中，固体靶材在激光高温高压的作用下形成纳米颗粒，而有机溶剂在纳米颗粒的催化下裂解产生孤立的碳原子，由于激光作用下会产生一个2600K-3800K的高温环境，这恰好处于卡宾碳分子的形核热力学环境，因此这些碳原子会自发形成卡宾核，而后逐渐长大成卡宾碳分子；4)反应过程持续10?30分钟后，关闭脉冲激光，便可制得含卡宾碳分子的样品溶液，溶液呈无色透明状，最后将制备好的样品溶液滴在衬底上，并使有机溶液蒸干，卡宾碳分子最终能自发形成白色的卡宾碳晶体。在步骤I)中，所述靶材的纯度大于99%。在步骤I)中，所述靶材为金属靶材。在步骤I)中，所述有机溶剂为醇、酮、醛中之一。在步骤2)中，所述激光器的脉冲激光频率为I?10Hz，单脉冲能量为100?800mJo在步骤I)中，所述反应容器为玻璃容器或塑料容器。在步骤4)中，所述衬底为硅片或玻璃片。所述金属革El材为金、钼、钮中之一。所述醇为无水乙醇。所述酮为丙酮。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果:1、本专利技术利用液相脉冲激光烧蚀技术制成了卡宾碳，该方法操作简单，成本低廉，而且没有苛刻的操作环境要求，能够在常温常压条件下实现产物的制备；2、本专利技术制备的卡宾碳分子具有荧光功能，在生物医学领域有良好的应用前景。【附图说明】图1为实施例1中的制备示意图。图2a为实施例1中卡宾碳的激光拉曼谱图。图2b为实施例1中卡宾碳的傅里叶红外光谱图。图2c为实施例1中卡宾碳的核磁共振谱图。图3a为实施例1中所得的卡宾碳分子的紫外吸收谱图。图3b为实施例1中所得的卡宾碳分子的荧光谱图。图4a为实施例1中所得的卡宾碳晶体的X射线衍射图谱。图4b为实施例1中所得的卡宾碳晶体的扫描电镜图。图4c为实施例1中所得的卡宾碳晶体的透射电镜图。图4d为实施例1中所得的卡宾碳晶体的元素分析谱图。图4e为实施例1中所得的卡宾碳晶体的电子衍射图。图4f为实施例1中所得的卡宾碳晶体的高分辨电镜图。【具体实施方式】下面结合多个具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1如图1所示，本实施例所述的卡宾碳的制备方法，采用激光I (采用Nd: YAG脉冲激光，激光波长532nm，脉宽1ns)、全反镜2、聚光镜3、固体靶材4、反应容器5、有机溶剂6、衬底(图中未画出)。其中，所述激光器I的脉冲激光频率为I?10Hz，单脉冲能量为100?800mJ ;所述固体革El材为金属革El材，可以为金、钼、钮等金属，而在本实施例中具体选用金固体靶材，纯度大于99% ;所述反应容器5为玻璃容器或塑料容器，而在本实施例中选用玻璃容器；所述有机溶剂为醇、酮、醛等含碳溶剂，如无水乙醇、丙酮等，而在本实施例中具体是选用无水乙醇；所述衬底为硅片或玻璃片。以下为本实施例制备所述卡宾碳的具体过程，其情况如下:I)将金固体靶材置于玻璃容器中，然后往玻璃容器中注入无水乙醇，并使无水乙醇浸过靶材的表面。2)调节激光器的脉冲激光光束的光路，使激光光束依次经过全反射镜和聚焦透镜后聚焦在靶材表面，同时，需要通入氮气或氩气等保护气体，否则有机溶剂容易燃烧，而聚焦时光斑在革E材表面直径大约为1mm。3)开启脉冲激光，要求激光能量大于100mJ，否则无法得到目标产物，而在本实施例中该激光能量具体为500mJ/pulse，激光频率为1Hz ;而后在激光的作用下进行液体环境中脉冲激光烧蚀反应(实验过程中会产生耀眼的绿光，伴随着巨大的声响)，但该反应不是简单的激光烧蚀反应，而实质是激光烧蚀反应与催化反应同时进行，具体是金固体靶材在激光高温高压的作用下会形成金纳米颗粒，而产生的金纳米颗粒的作用是参与催化反应，在激光高温高压作用下，乙醇分子会在金纳米颗粒的催化下脱氢，产生孤立的碳原子，由于激光作用下会产生一个2600K-3800K的高温环境，这恰好处于卡宾碳分子的形核热力学环境，，因此这些碳原子当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卡宾碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将固体靶材置于反应容器中，然后往反应容器中注入有机溶剂，并使有机溶剂浸过靶材表面；2)调节激光器的脉冲激光光束的光路，使激光光束依次经过全反射镜和聚焦透镜后聚焦在靶材表面，同时，需要通入氮气或氩气，否则有机溶剂容易燃烧，聚焦时光斑在靶材表面直径为1mm；3)开启脉冲激光，要求激光能量大于100mJ，否则无法得到目标产物，在激光的作用下同时进行液体环境中脉冲激光烧蚀反应与催化反应，其中，固体靶材在激光高温高压的作用下形成纳米颗粒，而有机溶剂在纳米颗粒的催化下裂解产生孤立的碳原子，由于激光作用下会产生一个2600K‑3800K的高温环境，这恰好处于卡宾碳分子的形核热力学环境，因此这些碳原子会自发形成卡宾核，而后逐渐长大成卡宾碳分子；4)反应过程持续10～30分钟后，关闭脉冲激光，便可制得含卡宾碳分子的样品溶液，溶液呈无色透明状，最后将制备好的样品溶液滴在衬底上，并使有机溶液蒸干，卡宾碳分子最终能自发形成白色的卡宾碳晶体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国伟，潘碧涛，肖俊，刘璞，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44