一种分离石墨烯量子点的方法技术

本发明专利技术通过调节pH值分离包含多种荧光性能的石墨烯量子点混合溶液中的不同石墨烯量子点的方法，属于纳米材料分离技术领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料分离
，特别是涉及一种通过调控pH值分离不同荧光性能的石墨烯量子点的方法。
技术介绍
石墨烯量子点是近来新兴的碳质材料。当石墨烯片层的径向尺寸小到一定程度时，其激子波尔半径会大于其径向尺寸，此时将会产生尺寸效应和边缘效应而使得其具有一定的荧光活性，普遍认为是这个尺寸在10nm以内，而最近研究表明在100nm以内也可以得到具有荧光性能的石墨烯量子点[Ponomarenko,etal.Science2008;320:356-358]。石墨烯量子点拥有低毒性、高荧光活性、较高的化学稳定性以及优异的光稳定性等一系列优异性能[DongY,etal.Analyticalchemistry2012;84(19):8378-8382]。是新一代检测、微电子和生物医药等的理想材料[ZhuS,etal.Chem.Commun.2011;47(24):6858-6860]。目前所报道的石墨烯量子点制备方法可以分为两种。第一种是，单次制备单一类型（指片层大小、含氧官能团含量或荧光性能等）石墨烯量子点。这类方法往往通过控制反应条件（如温度、浓度、时间等）来得到不同类型的产物。Li等[LiH,etal.AngewandteChemieInternationalEdition2010;49(26):4430-4434]通过调节利用前者技术普遍通过控制电流密度来调整产物的荧光性能。Yang等[YangZC,etal.ChemicalCommunications2011;47(42):11615-11617]则通过控制水热过程中的KH2PO4的浓度来得到荧光性能不同的产物。但是，由于方法的局限性，使得这种方法效率较低，不能够达到同时大量生产的要求。另一种是同时制备多种类型（指片层大小、含氧官能团含量或荧光性能）石墨烯量子点混合物。杨柏等人[吉林大学中国,CN201210134688.3,2012-9-12]通过水热法制备多荧光性能石墨烯量子点混合溶液后，利用层析柱对产物进行后续分离，进而得到三种具有不同荧光新能的石墨烯量子点。但是这种方法的耗时较长，步骤繁琐，分离不彻底。由此可见，目前的石墨烯量子点的制备及分离技术并不能很高效很彻底地将不同类型的石墨烯量子点进行分离，从而难以发挥各自的性能。由于石墨烯量子点的荧光机理，其片层大小和含氧官能团的多少均能对其荧光性能造成较大影响。因此，我们通过调控pH值，对含氧官能团和片层大小进行有效控制，得到了一种清洁、高效、简便的方法将不同荧光性能的石墨烯量子点进行有效分离。
技术实现思路
本专利技术提供了一种通过pH值分离不同荧光性能的石墨烯量子点的方法，进而可以得到荧光性能不同的石墨烯量子点。一种分离石墨烯量子点的办法，包括如下步骤：步骤一：得到石墨烯量子点的水分散液。值得指出的是，此处提到的得到分散液的办法可以是各类制备石墨烯量子点方法得到的产物水溶液，也可以是产物溶于水中的得到；步骤二：使用浓酸调节步骤一中得到的分散液的pH值到极低；步骤三：使用烯酸和稀碱调节步骤二中得到的酸性溶液pH到一定值，离心取得上层清液；步骤四：将步骤三得到的上层清液放入透析袋进行后处理得到中性分离溶液；步骤五：将步骤三得到的下层沉淀重复步骤一到步骤四得到另一种pH下分离得到的中性溶液样品。本专利技术进一步的优选方案是：所述的石墨烯量子点分散液的制备过程可为通过目前所知方法制备得到石墨烯量子点水溶液，也可为通过目前所知方法制备得到石墨烯量子点固体原料在水中溶解得到。优选为通过目前所知方法直接制备得到石墨烯量子点水溶液。本专利技术进一步的优选方案是：步骤二中所述的浓酸可为浓H2SO4、浓HNO3、浓HCl中的一种或几种，但不限于这几种酸。本专利技术进一步的优选方案是：步骤三中所述的烯酸可为稀H2SO4、稀HNO3、稀HCl中的一种或几种，但不限于这几种酸。本专利技术进一步的优选方案是：步骤三中所述的稀碱可为稀KOH、稀NaOH、稀NH3•H2O中的一种或几种，但不限于这几种碱。本专利技术进一步的优选方案是：所述的溶液调节后的pH值范围为1-14。溶液调节后的pH值及pH值调节间隔依材料的不同而变化。本专利技术具有以下优点：利用调控pH值分离不同荧光性能的石墨烯量子点，相比其他方法，具有普适性更高、操作更加简便、分离更加彻底、分离精细度调控度更高等优势。附图说明图1为本专利技术石墨烯量子点的分离方法流程图。图2为实施例1所分离的不同类型石墨烯量子点的荧光激发光谱。图3为实施例1所分离的不同类型石墨烯量子点的荧光发射光谱。图4为实施例2所分离的不同类型石墨烯量子点的荧光激发光谱。图5为实施例2所分离的不同类型石墨烯量子点的荧光发射光谱。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明：实施例1通过浓H2SO4+KMnO4+NaNO3氧化法制备得到石墨烯量子点的强酸溶液。使用稀KOH溶液（0.1mol/L）和稀HCl溶液（1mol/L）反复滴加到强酸溶液中，直至将其pH值调节至pH=8。4000rpm离心得到上层清液，透析处理后得到的中性溶液标记为pH-8。下层重新溶解后重复上述步骤三次分别得到pH-10、pH-12、pH-14号样品。将pH-8、pH-10、pH-12、pH-14四个样品分别进行荧光激发与发射测试，如图2和图3所示。实施例2通过浓H2SO4+H2O2（30%）氧化法得到石墨烯量子点强酸溶液。将该溶液进行4000rpm离心得到上层清液，透析处理后得到标记为原液上层。将其下层沉淀重新溶解，使用稀KOH溶液（0.1mol/L）和稀HCl溶液（1mol/L）反复滴加到该溶液中，直至将其pH值调节至pH=2。离心得到上层清液，透析处理后得到标记为pH-2。下层重新溶解后重复上述步骤得到pH-3、pH-4。将原液上层、pH-2、pH-3、pH-4四个样品分别进行荧光激发与发射测试，如图4和图5所示。以上已对本专利技术的较佳实施例进行了具体说明，但本专利技术并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本专利技术精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离石墨烯量子点的方法，其特征在于按下列步骤进行：步骤一：制备石墨烯量子点分散液；步骤二：使用浓酸调节步骤一中得到的分散液的pH值；步骤三：使用稀酸和稀碱调节步骤二中得到的酸性溶液的pH值到达一定值后，离心取得上层清液；步骤四：将步骤三得到的上层清液放入透析袋进行后处理得到中性筛选溶液；步骤五：将步骤三得到的下层沉淀重复步骤一到步骤四得到另一种pH下分离得到的中性溶液样品。

【技术特征摘要】
1.一种分离石墨烯量子点的方法，其特征在于按下列步骤进行：步骤一：制备石墨烯量子点分散液；步骤二：使用浓酸调节步骤一中得到的分散液的pH值；步骤三：使用稀酸和稀碱调节步骤二中得到的酸性溶液的pH值到达一定值后，离心取得上层清液；步骤四：将步骤三得到的上层清液放入透析袋进行后处理得到中性筛选溶液；步骤五：将步骤三得到的下层沉淀重复步骤一到步骤四得到另一种pH下分离得到的中性溶液样品。2.如权利要求1所述的一种分离石墨烯量子点的方法，其特征在于：得到多种石墨烯量子点的水分散液，值得指出的是，此处提到的得到分散液的办法可以是各类一次制得多种石墨烯量子点方法得到的产物水溶液，也可以是固态混合石墨烯量子点溶于水中的得到；优选为通过目前所知方法直接制备得到石墨烯量子点...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋怀河，赵泽宇，张苏，陈晓红，周继生，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11