本发明专利技术公开了一种具有优异光学性能的氟掺杂石墨烯量子点的制备方法。以价廉且已经工业化生产的芘作前驱物，在低温条件下，将芘的表面进行硝化处理，然后在高温高压下进行水热反应脱去芘表面的硝基进而裁剪芘的六角环状结构，从而制备出具有优异水溶性，结构稳定，无毒，光致发光特性优异，尺寸小的石墨烯量子点，石墨烯量子点在150℃-200℃的温度下与XeF2进行气相反应合成含氟量在34%以上，晶粒平均粒径为3-4nm，具有优异光学性能的氟掺杂石墨烯量子点；该氟掺杂石墨烯量子点在365nm紫外光照射下发出明亮的绿色荧光。本发明专利技术制备方法简单，对设备要求，成品率高，不会引进其他的杂质。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有优异水溶性结构，稳定性，无毒，尺寸小的石墨烯量子点的制 备方法，在这种石墨烯量子点的基础上制备出具有一种具有优异光学性能的氟掺杂石墨烯 量子点。
技术介绍
最近几年，具有荧光特性的纳米材料已引起国内外许多研究者的关注，其中零维 的石墨烯量子点因其厚度为0.5-1.5nm，晶径为10nm之下，其表面含有羟基，羧基，羰基等基 团使其具有良好的水溶性的特性，逐渐进入科学家们的视野，据权威预测，功能化的石墨烯 量子点将代表新一代量子点在多种应用领域扮演着越来越重要甚至关键角色，其中由于石 墨烯量子点不仅表现出像石墨烯一样的优异性能的同时还具备良好的生物相容性，低毒 性，低湮灭性，稳定的化学特性，在生物成像领域展现出独特的优势，然而目前制备出的荧 光石墨烯量子点在晶体质量和光学性质上还无法媲美传统量子点，其原因：（1)在结构上几 乎都是多晶，高度缺陷的，因而难以表现出单晶半导体量子点所特有的量子效应；（2)在可 见光区域吸收弱，且荧光量子点产率低；（3)量子点尺寸难以把握，因而荧光光谱很宽；（4) 表现出高度的PH依赖性；（5)为了充分展示石墨烯量子点的独特优势，打开其在各方面的应 用，其中一个可行的方法就是进行杂质原子掺杂。 因氮原子具有五个价电子，和碳原子有着相当的原子尺寸大小已经被广泛应用于 碳材料的化学掺杂，如氮掺杂碳纳米管(N-CNT)等，但是氟掺杂石墨烯量子点却鲜有人研 究，而目前制备氟掺杂石墨烯量子点主要方法有高温高压水热法，电化学等方法，但是许多 方法都无法避免设备昂贵，操作麻烦耗时，工艺繁琐，成品率低，杂质较多等因素影响，从而 限制了氟掺杂石墨烯量子点的广泛应用。因此，如何简单，方便，高效的制备出优异光学性 能的氟掺杂石墨烯量子点已成为掺杂石墨烯量子点这个领域的重大挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术存在的缺点，提供一种具有优异光学性能 的氟掺杂石墨烯量子点的制备方法。尤为要强调的是，本专利技术合成过程步骤简单，产率高， 反应后，成品率尚，杂质少。 具体步骤为： (1)将lg前驱物芘与80-100mL发烟硝酸混合后，在80-100°C温度下回流搅拌12小 时，将芘晶粒表面进行硝基功能化处理，自然冷却。 (2)将步骤(1)所得物采用0.22μπι微孔膜过滤除去废液，并用去离子水清洗过滤物 3-5 次。 (3)将步骤(2)所得物加入0.2-0.6g NaOH，置于300W超声分散1小时，然后立即放 入高温反应釜中，180_200°C温度下水热反应10-12小时，自然冷却。 (4)将步骤(3)所得物用0.22μπι微孔膜去除固体杂质后用3500Da透析袋透析48小 时去除反应物中多余的离子，在70°C下蒸发烘干，得到表面富含基团并有优异光学性能的 石墨稀量子点，。 (5)将0.05_0.5g步骤⑷所得石墨烯量子点，在Ar气氛下，与o.l-lg XeF2充分混 合均匀，转移至聚四氟乙烯罐中，在高温反应釜中维持150_200°C进行气相反应24小时，待 自然冷却后，在70°C下烘干去除多余未反应的XeF2,得到具有优异光学性能的氟掺杂石墨 稀量子点，晶粒平均粒径为3_4nm〇 本专利技术较于现有技术相比较有以下优点： (1)本专利技术获得氟掺杂石墨烯量子点在生产工艺上较为简单可控，成品率高，并且 在制备过程中，避免了引入其它杂质离子，反应产物纯度高， (2)本专利技术制备的氟掺杂石墨烯量子点含氟量在34%以上，能稳定分散于水中，结 构稳定，光学性能优异，晶粒平均粒径为3_4nm，且表面富含基团。【附图说明】 图1为本专利技术实施例制备的氟掺杂石墨烯量子点制备流程图。 图2为本专利技术实施例制备的氟掺杂石墨烯量子点的透射电镜(TEM)照片。 图3为本专利技术实施例制备的氟掺杂石墨烯量子点的高倍透射电镜(HRTEM)照片。 图4为本专利技术实施例制备的氟掺杂石墨烯量子点的X射线光电子能谱分析(XPS)能 谱图。 图5为本专利技术实施例制备的氟掺杂石墨烯量子点与石墨烯量子点荧光光谱对照 图。 图6实施例制备的氟掺杂石墨烯量子点吸收谱。 图7为本专利技术实施例制备的氟掺杂石墨烯量子点在365nm紫外照射下发光图。【具体实施方式】 实施例： (1)将lg前驱物芘与80mL发烟硝酸混合后，在80°C温度下回流搅拌12小时，将芘晶 粒表面进行硝基功能化处理，自然冷却。 (2)将步骤(1)所得物采用0.22μπι微孔膜过滤除去废液，并用去离子水清洗过滤物 3次。 (3)将步骤⑵所得物加入0.4g NaOH，置于300W超声分散1小时，然后立即放入高 温反应釜中，180°C温度下水热反应12小时，自然冷却。 (4)将步骤(3)所得物用0.22μπι微孔膜去除固体杂质后用3500Da透析袋透析48小 时去除反应物中多余的离子，在70°C下蒸发烘干，得到表面富含基团并有优异光学性能的 石墨稀量子点。 (5)将O.lg步骤(4)所得石墨烯量子点，在Ar气氛下，与0.5g XeF2充分混合均匀， 转移至聚四氟乙烯罐中，在高温反应釜中维持180°C进行气相反应24小时，待自然冷却后， 在70°C下烘干去除多余未反应的XeF2,得到具有优异光学性能的氟掺杂石墨烯量子点，晶 粒平均粒径为3_4nm。表1为所制备的氟掺杂石墨烯量子点的元素含量统计表。 表1:氟掺杂石墨烯量子点的元素含量【主权项】1. 一种氟掺杂石墨烯量子点的制备方法，其特征在于具体步骤为： (1) 将lg前驱物芘与80-100mL发烟硝酸混合后，在80-100°C温度下回流搅拌12小时， 自然冷却； (2) 将步骤（1)所得物采用0.22μπι微孔膜过滤除去废液，并用去离子水清洗过滤物3-5 次； (3) 将步骤(2)所得物加入0.2-0.6g NaOH，置于300W超声分散1小时，然后放入高温反 应釜中，180-200°C温度下水热反应10-12小时，自然冷却； (4) 将步骤(3)所得物用0.22μπι微孔膜去除固体杂质后用3500Da透析袋透析48小时去 除反应物中多余的离子，在70°C下蒸发烘干，得到石墨烯量子点； (5) 将0.05-0.5g步骤(4)所得石墨烯量子点，在Ar气氛下，与0.1-lg XeF2混合均匀，转 移至聚四氟乙烯罐中，在高温反应釜中维持150-200°C进行气相反应24小时，待自然冷却 后，在70°C下烘干去除多余未反应的XeF 2，得到氟掺杂石墨烯量子点，晶粒平均粒径为3-4nm〇【专利摘要】本专利技术公开了<b>。</b>以价廉且已经工业化生产的芘作前驱物，在低温条件下，将芘的表面进行硝化处理，然后在高温高压下进行水热反应脱去芘表面的硝基进而裁剪芘的六角环状结构，从而制备出具有优异水溶性，结构稳定，无毒，光致发光特性优异，尺寸小的石墨烯量子点，石墨烯量子点在150℃-200℃的温度下与XeF2进行气相反应合成含氟量在34%以上，晶粒平均粒径为3-4nm，具有优异光学性能的氟掺杂石墨烯量子点；该氟掺杂石墨烯量子点在365nm紫外光照射下发出明亮的绿色荧光。本专利技术制备方法简单，对设备要求，成品率高，不会引进其他的杂质。【IPC分类】C09K11/65, B82Y30/00, C01B本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氟掺杂石墨烯量子点的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）将1g前驱物芘与80‑100mL发烟硝酸混合后，在80‑100℃ 温度下回流搅拌12小时，自然冷却；（2）将步骤（1）所得物采用0.22µm微孔膜过滤除去废液，并用去离子水清洗过滤物3‑5次；（3）将步骤（2）所得物加入0.2‑0.6g NaOH，置于300W超声分散1小时，然后放入高温反应釜中，180‑200℃ 温度下水热反应10‑12小时，自然冷却；（4）将步骤（3）所得物用0.22µm微孔膜去除固体杂质后用3500Da透析袋透析48小时去除反应物中多余的离子，在70℃下蒸发烘干，得到石墨烯量子点；（5）将0.05‑0.5g步骤（4）所得石墨烯量子点，在Ar气氛下，与0.1‑1g XeF2混合均匀，转移至聚四氟乙烯罐中，在高温反应釜中维持150‑200℃ 进行气相反应24小时，待自然冷却后，在70℃ 下烘干去除多余未反应的XeF2 ，得到氟掺杂石墨烯量子点，晶粒平均粒径为3‑4nm。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李明，骆毅，李新宇，唐涛，文剑锋，肖剑荣，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西;45
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。