一种利用苹果皮制备碳点的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用苹果皮制备碳点的方法，属于纳米材料领域。本发明专利技术从苹果皮中提取多糖为碳源，再通过水热法制备得到碳点，本发明专利技术制备得到的碳点具有良好的荧光稳定性、无光闪烁现象、优良的水溶性和生物相容性、低毒性，并且利用苹果皮为原料，安全无毒且低廉，大大降低了生产成本，制备过程对设备要求不高，操作简单并且反应条件可控。

【技术实现步骤摘要】
一种利用苹果皮制备碳点的方法
本专利技术公开了一种利用苹果皮制备碳点的方法，属于纳米材料领域。
技术介绍
碳量子点，简称碳点，是粒径小于10nm的新型荧光碳纳米材料。自2004年Xu等人用电泳分离单臂碳纳米管时无意中发现碳点以来，逐渐成为碳基材料家族中的新星。与传统的半导体量子点相比，它具有极好的水溶性，低毒性，生物性溶性，荧光稳定和荧光可调等优势。使得碳点在很多方面都拥有应用的潜能，例如生物成像、生物传感、药物释放、光电器件和荧光打印等等，同时也吸引了大批研究者的兴趣。传统的半导体量子点由于自身存在的毒性问题以及光闪烁现象等缺陷，以及由此带来的人体健康和对环境潜在的危害等影响制约了其的广泛的应用。荧光碳点具有良好的荧光稳定性、无光闪烁现象、优良的水溶性和生物相容性、低毒性、激发波长和发射波长可调控，且具有荧光上转换等一系列优异的性能，使得荧光碳点取代量子点在生物医学上的地位成为可能。在碳点的制备方法上大体可分为“自上而下”和“自下而上”两种方法。“自上而下”法是将宏观碳结构材料通过断裂、粉碎的方法制备碳点，如电弧法、激光照射法、电化学氧化法、化学氧化法等。“自下而上”法是将有机小分子作为前驱体合成碳点。该方法包括高温热解法、水热法、微波法和超声波法等。尽管目前开发出众多碳点的制备方法，但是这些方法往往存在原料成本高、反应设备昂贵、反应条件苛刻、反应过程繁琐等缺点。因此，需要寻找一种原料廉价易得，制备过程简单，绿色环保的碳点制备法。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题：针对传统的半导体量子点由于自身存在的毒性问题以及光闪烁现象，原料成本高、反应设备昂贵、反应条件苛刻、反应过程繁琐缺点，提供了一种利用苹果皮制备碳点的方法，本专利技术从苹果皮中提取多糖为碳源，再通过水热法制备得到碳点，本专利技术制备得到的碳点具有良好的荧光稳定性、无光闪烁现象、优良的水溶性和生物相容性、低毒性，并且利用苹果皮为原料，安全无毒且低廉，大大降低了生产成本，制备过程对设备要求不高，操作简单并且反应条件可控。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：（1）称取500～700g苹果皮，将其切碎后放入榨汁机中榨汁，分别得到的苹果皮汁和苹果皮渣，将苹果皮渣按固液比1:5加入质量分数90%乙醇溶液，混合均匀后用质量分数15%醋酸调节混合液pH值为5～6并浸泡30～50min，浸泡后抽滤，将滤液减压浓缩至原体积的20%，将浓缩液和苹果皮汁混合，将混合液再减压浓缩至原体积50%，得浓缩液；（2）将上述浓缩液中加入其总质量1～3%活性炭，置于微波炉中在600～800W功率下进行脱色处理15～20min，处理后进行真空抽滤，将滤液进行真空冷冻干燥，得固体；（3）将上述固体和蒸馏水按固液比1:2搅拌混合溶解，向混合液中滴加总体积0.5～0.8%乙二胺溶液，在100～120r/min转速下搅拌混合15～20min，将混合液转移至聚四氟乙烯内衬的高压釜中，并将高压釜加入马弗炉中，以15℃/min升温速率下加热至300～400℃，保持此温度下煅烧5～6h，煅烧结束后冷却至室温，得到黑色产物；（4）将上述黑色产物转入透析袋中，透析袋的分子量为1000～1500，将透析袋放入去离子水中透析40～48h，透析结束后得到含有碳点的溶液，将含有碳点的溶液在10000～12000r/min转速下进行离心分离，去除沉淀物，将上清液用孔径为0.10～0.14μm的超滤膜进行过滤，而将得到的含碳点溶液在-80～-70℃下浓缩并真空干燥即可得到碳点。本专利技术制备的碳点粒径在1.8～3.2nm，表面带有羟基、羧基等水溶性基团，碳点溶液的最大吸收波长为285～290nm，最大荧光发射波长为520～528nm，将制备的碳点沉积于ITO电极表面后，进行光电流、光电压测试，与空白ITO电极相比，修饰后的电极光电流增大3.5～4.0倍，光电压增大5.1～5.5倍。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术制备得到的碳点具有良好的荧光稳定性、无光闪烁现象、优良的水溶性和生物相容性、低毒性；（2）本专利技术制备碳点的碳源为苹果皮，无毒且低廉，大大降低了生产成本；（3）本专利技术对设备要求不高，操作简单并且反应条件可控。具体实施方式首先称取500～700g苹果皮，将其切碎后放入榨汁机中榨汁，分别得到的苹果皮汁和苹果皮渣，将苹果皮渣按固液比1:5加入质量分数90%乙醇溶液，混合均匀后用质量分数15%醋酸调节混合液pH值为5～6并浸泡30～50min，浸泡后抽滤，将滤液减压浓缩至原体积的20%，将浓缩液和苹果皮汁混合，将混合液再减压浓缩至原体积50%，得浓缩液；将上述浓缩液中加入其总质量1～3%活性炭，置于微波炉中在600～800W功率下进行脱色处理15～20min，处理后进行真空抽滤，将滤液进行真空冷冻干燥，得固体；将上述固体和蒸馏水按固液比1:2搅拌混合溶解，向混合液中滴加总体积0.5～0.8%乙二胺溶液，在100～120r/min转速下搅拌混合15～20min，将混合液转移至聚四氟乙烯内衬的高压釜中，并将高压釜加入马弗炉中，以15℃/min升温速率下加热至300～400℃，保持此温度下煅烧5～6h，煅烧结束后冷却至室温，得到黑色产物；将上述黑色产物转入透析袋中，透析袋的分子量为1000～1500，将透析袋放入去离子水中透析40～48h，透析结束后得到含有碳点的溶液，将含有碳点的溶液在10000～12000r/min转速下进行离心分离，去除沉淀物，将上清液用孔径为0.10～0.14μm的超滤膜进行过滤，而将得到的含碳点溶液在-80～-70℃下浓缩并真空干燥即可得到碳点。实例1首先称取500g苹果皮，将其切碎后放入榨汁机中榨汁，分别得到的苹果皮汁和苹果皮渣，将苹果皮渣按固液比1:5加入质量分数90%乙醇溶液，混合均匀后用质量分数15%醋酸调节混合液pH值为5并浸泡30min，浸泡后抽滤，将滤液减压浓缩至原体积的20%，将浓缩液和苹果皮汁混合，将混合液再减压浓缩至原体积50%，得浓缩液；将上述浓缩液中加入其总质量1%活性炭，置于微波炉中在600W功率下进行脱色处理15min，处理后进行真空抽滤，将滤液进行真空冷冻干燥，得固体；将上述固体和蒸馏水按固液比1:2.5搅拌混合溶解，向混合液中滴加总体积0.5%乙二胺溶液，在100r/min转速下搅拌混合15min，将混合液转移至聚四氟乙烯内衬的高压釜中，并将高压釜加入马弗炉中，以15℃/min升温速率下加热至300℃，保持此温度下煅烧5h，煅烧结束后冷却至室温，得到黑色产物；将上述黑色产物转入透析袋中，透析袋的分子量为1000，将透析袋放入去离子水中透析40h，透析结束后得到含有碳点的溶液，将含有碳点的溶液在10000r/min转速下进行离心分离，去除沉淀物，将上清液用孔径为0.10μm的超滤膜进行过滤，而将得到的含碳点溶液在-80℃下浓缩并真空干燥即可得到碳点。本专利技术制备的碳点粒径在1.8nm，表面带有羟基、羧基等水溶性基团，碳点溶液的最大吸收波长为285nm，最大荧光发射波长为520nm，将制备的碳点沉积于ITO电极表面后，进行光电流、光电压测试，与空白ITO电极相比，修饰后的电极光电流增大3.5倍，光电压增大5.1倍。实例2首先称取600g苹果皮，将其切碎后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用苹果皮制备碳点的方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取500～700g苹果皮，将其切碎后放入榨汁机中榨汁，分别得到的苹果皮汁和苹果皮渣，将苹果皮渣按固液比1:5加入质量分数90%乙醇溶液，混合均匀后用质量分数15%醋酸调节混合液pH值为5～6并浸泡30～50min，浸泡后抽滤，将滤液减压浓缩至原体积的20%，将浓缩液和苹果皮汁混合，将混合液再减压浓缩至原体积50%，得浓缩液；（2）将上述浓缩液中加入其总质量1～3%活性炭，置于微波炉中在600～800W功率下进行脱色处理15～20min，处理后进行真空抽滤，将滤液进行真空冷冻干燥，得固体；（3）将上述固体和蒸馏水按固液比1:2搅拌混合溶解，向混合液中滴加总体积0.5～0.8%乙二胺溶液，在100～120r/min转速下搅拌混合15～20min，将混合液转移至聚四氟乙烯内衬的高压釜中，并将高压釜加入马弗炉中，以15℃/min升温速率下加热至300～400℃，保持此温度下煅烧5～6h，煅烧结束后冷却至室温，得到黑色产物；（4）将上述黑色产物转入透析袋中，透析袋的分子量为1000～1500，将透析袋放入去离子水中透析40～48h，透析结束后得到含有碳点的溶液，将含有碳点的溶液在10000～12000r/min转速下进行离心分离，去除沉淀物，将上清液用孔径为0.10～0.14μm的超滤膜进行过滤，而将得到的含碳点溶液在‑80～‑70℃下浓缩并真空干燥即可得到碳点。...

【技术特征摘要】
1.一种利用苹果皮制备碳点的方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取500～700g苹果皮，将其切碎后放入榨汁机中榨汁，分别得到的苹果皮汁和苹果皮渣，将苹果皮渣按固液比1:5加入质量分数90%乙醇溶液，混合均匀后用质量分数15%醋酸调节混合液pH值为5～6并浸泡30～50min，浸泡后抽滤，将滤液减压浓缩至原体积的20%，将浓缩液和苹果皮汁混合，将混合液再减压浓缩至原体积50%，得浓缩液；（2）将上述浓缩液中加入其总质量1～3%活性炭，置于微波炉中在600～800W功率下进行脱色处理15～20min，处理后进行真空抽滤，将滤液进行真空冷冻干燥，得固体；（3）将上述固体和蒸馏水按固液比1:2搅拌混合溶解，向混合液...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭舒洋，王统军，
申请(专利权)人：郭舒洋，
类型：发明
国别省市：江苏,32