一种以棉花为碳源钐掺杂碳量子点复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以棉花为碳源钐掺杂碳量子点复合材料的制备方法，其特征在于，首先，采用氯化钐与柚皮苷反应制备得到柚皮苷钐配合物；然后，在带有聚四氟乙烯衬套中反应釜中，按如下组成质量百分比加入，3‑甲基咪唑氯盐：93~96%，脱脂棉：3~6%，再加入柚皮苷钐配合物：0.5~1.5%，盖好密封盖，置于恒温箱中，温度在100±2℃恒温，反应8h，得到棕色透明液体，为钐掺杂碳量子点复合材料。该制备方法具有绿色环保，操作简单，掺杂稀土钕掺杂碳量子点复合材料不需要二次修饰既可以具有荧光性能稳定性高、尺寸小而均匀，生物相容性好等特点，稀土钕元素的掺杂使其荧光性能可提高58%左右。

【技术实现步骤摘要】
一种以棉花为碳源钐掺杂碳量子点复合材料的制备方法
本专利技术属于纳米发光材料制备
，特别涉及一种以棉花为碳源钐掺杂碳量子点复合材料的制备方法及应用。
技术介绍
碳量子点是继富勒烯、碳纳米管和石墨烯之后的一种新型零维碳纳米材料，具有优异的发光性能和良好的生物相容性，耐光漂白,无毒(低毒)且表面易功能化，被定义为理想的荧光标记和检测材料。碳量子点除自身具有广泛应用外,基于碳量子点复合材料的研究也是目前的热点课题。复合材料是由两种或两种以，上的不同材料复合而成，每种组成材料相互协同，不仅发挥各自的优势,还可拥有新的性能。因此,基于碳量子点复合材料的研究是碳量子点功能化的一个重要课题。碳量子点是以碳为骨架结构的纳米材料,是一种分散的、尺寸小于10nm的类球形纳米颗粒,一般包括纳米金刚石、碳颗粒和石墨烯量子点，也称碳点、碳纳米点、碳纳米晶。与各种金属量子点类似，碳量子点在光照情况下可以发出明亮的荧光。碳量子点是荧光碳纳米材料中最重要的一种,它具有独特的小尺寸特性和优越的荧光性质:碳量子点荧光明亮、稳定,激发光谱宽,发射光谱窄，且发射波长可通过改变材料的粒径大小和组成来调控，无光漂白现象,某些碳量子点还有，上转换荧光特性。为了合成生物相容性好、毒性低、荧光强的碳量子点,以促进碳量子点在生物医学领域得以发展和应用,选择有机自然生物作碳源合成碳量子点更可取。资源短缺和环境污染已经成为当今世界的两大主要问题，因此，利用天然可再生资源，开发环境友好型产品和技术将成为可持续发展的必然趋势。本申请采用棉花为碳量子点的碳源是天然高分子材料利用具有环保友好、生物兼容性、廉价等优点，是重要的生物资源，作为碳量子点碳源具有独特的性质。棉花是世界上最主要的农作物之一，产量大、生产成本低，使棉制品价格比较低廉。棉花纤维白色或白中带黄，长约2至4厘米（0.75~1.5寸），含纤维素约87～90%，水5~8%，其他物质4~6%。棉花产量最高的国家有中国、美国、印度等。离子液体具有的其他溶剂无法达到的优点，有高的热稳定性和化学稳定性；蒸汽压非常小，不挥发；容易回收并重复利用；电导率高；通过阴阳离子的特点可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性；对大量物质都表现处良好的溶解能力，离子液体能够溶解纤维素，而且无毒、不挥发还易于回收，这给离子液体应用在纤维素研究领域开辟了新的方向，同时也给纤维纳米材料工业的发展带来了机遇。稀土元素的原子具有未充满的受到外界屏蔽的4f5d电子组态，因此有丰富的电子能级和长寿命激发态，能级跃迁通道多达20余万个，可以产生多种多样的辐射吸收和发射，构成广泛的发光和激光材料。随着稀土分离、提纯技术的进步，以及相关技术的促进，稀土发光材料的研究和应用得到显著发展。发光是稀土化合物光、电、磁三大功能中最突出的功能，受到人们极大的关注。将不同稀土元素掺杂到碳量子点中，对其光学性能具有显著改善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以棉花为碳源钐掺杂碳量子点复合材料的制备方法。一种以棉花为碳源钐掺杂碳量子点复合材料的制备方法，其特征在于，该方法具有以下工艺步骤：（1）A溶液配置：在反应器中，按如下组成质量百分比加入，去离子水：95~98%，氯化钐：2~5%，加热搅拌溶解，冷却到室温，搅拌均匀，得到A溶液；（2）B溶液配置：在反应器中，按如下组成质量百分比加入，甲醇：92~96%，柚皮苷：4~8%，加热搅拌溶解，冷却到室温，搅拌均匀，得到B溶液；（3）柚皮苷钐配合物的制备：将B溶液置于反应器中，搅拌，温度升至70±2℃，将A溶液滴加到B溶液中，滴加完毕用体积百分浓度为15%的氨水调节其pH为7~8，在70±2℃恒温，搅拌反应10h，可得到大量黄色沉淀，离心分离，用蒸馏水洗涤至中性后，再用甲醇洗涤2～3次。真空干燥得到柚皮苷钐配合物；（4）钐掺杂碳量子点复合材料的制备：在带有聚四氟乙烯衬套中反应釜中，按如下组成质量百分比加入，3-甲基咪唑氯盐：93~96%，脱脂棉：3~6%，再加入柚皮苷钐配合物：0.5~1.5%，盖好密封盖，置于恒温箱中，温度在100±2℃恒温，反应8h，得到棕色透明液体，为钐掺杂碳量子点复合材料。所述的A溶液与B溶液的体积比在1：2.2~2.6之间所制备的钐掺杂碳量子点复合材料的荧光量子产率为32.88%，量子产率高。在波长390nm的激发波长下，能成功发射出的荧光（450nm）。本专利技术的有益效果是：本申请采用3-甲基咪唑氯盐离子液体作为溶剂，溶解天然高分子纤维棉花，天然再生资源利用，绿色环保，操作简单，钕掺杂碳量子点复合材料不需要二次修饰既可以具有荧光性能稳定性高、尺寸小而均匀，生物相容性好等特点，稀土钐掺杂使其荧光性能可提高58%左右。附图说明图1为本申请所制备的钐掺杂碳量子点复合材料的透射电镜图。图2为本申请所制备的不同浓度钐掺杂碳量子点复合材料的荧光发射光谱图；图中曲线为从上到下为钐掺杂碳量子点复合材料浓度分别为：100，75，50，25（μmol/L）。具体实施方式实施例1（1）A溶液配置：在反应器中，分别加入，去离子水：96mL，氯化钐：4g，加热搅拌溶解，冷却到室温，搅拌均匀，得到A溶液；（2）B溶液配置：在反应器中，分别加入，甲醇：118mL，柚皮苷：7g，加热搅拌溶解，冷却到室温，搅拌均匀，得到B溶液；（3）柚皮苷钐配合物的制备：将48mLB溶液置于反应器中，搅拌，温度升至70±2℃，将20mLA溶液滴加到B溶液中，滴加完毕用体积百分浓度为15%的氨水调节其pH为7~8，在70±2℃恒温，搅拌反应10h，可得到大量黄色沉淀，离心分离，用蒸馏水洗涤至中性后，再用甲醇洗涤2～3次。真空干燥得到柚皮苷钐配合物；（4）钐掺杂碳量子点复合材料的制备：在带有聚四氟乙烯衬套中反应釜中，分别加入，3-甲基咪唑氯盐：94g，脱脂棉：4.8g，再加入柚皮苷钐配合物：1.2g，盖好密封盖，置于恒温箱中，温度在100±2℃恒温，反应8h，得到棕色透明液体，为钐掺杂碳量子点复合材料。实施例2（1）A溶液配置：在反应器中，分别加入，去离子水：98mL，氯化钐：2g，加热搅拌溶解，冷却到室温，搅拌均匀，得到A溶液；（2）B溶液配置：在反应器中，分别加入，甲醇：122mL，柚皮苷：4g，加热搅拌溶解，冷却到室温，搅拌均匀，得到B溶液；（3）柚皮苷钐配合物的制备：将44mLB溶液置于反应器中，搅拌，温度升至70±2℃，将20mLA溶液滴加到B溶液中，滴加完毕用体积百分浓度为15%的氨水调节其pH为7~8，在70±2℃恒温，搅拌反应10h，可得到大量黄色沉淀，离心分离，用蒸馏水洗涤至中性后，再用甲醇洗涤2～3次。真空干燥得到柚皮苷钐配合物；（4）钐掺杂碳量子点复合材料的制备：在带有聚四氟乙烯衬套中反应釜中，分别加入，3-甲基咪唑氯盐：96g，脱脂棉：3.5g，再加入柚皮苷钐配合物：0.5g，盖好密封盖，置于恒温箱中，温度在100±2℃恒温，反应8h，得到棕色透明液体，为钐掺杂碳量子点复合材料。实施例3（1）A溶液配置：在反应器中，分别加入，去离子水：95mL，氯化钐：5g，加热搅拌溶解，冷却到室温，搅拌均匀，得到A溶液；（2）B溶液配置：在反应器中，分别加入，甲醇：116mL，柚皮苷：8g，加热搅拌溶解，冷却到室温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以棉花为碳源钐掺杂碳量子点复合材料的制备方法，其特征在于，该方法具有以下工艺步骤：（1）A溶液配置：在反应器中，按如下组成质量百分比加入，去离子水：95~98%，氯化钐：2~5%，加热搅拌溶解，冷却到室温，搅拌均匀，得到A溶液；（2）B溶液配置：在反应器中，按如下组成质量百分比加入，甲醇：92~96%，柚皮苷：4~8%，加热搅拌溶解，冷却到室温，搅拌均匀，得到B溶液；（3）柚皮苷钐配合物的制备：将B溶液置于反应器中，搅拌，温度升至70±2℃，将A溶液滴加到B溶液中，滴加完毕用体积百分浓度为15%的氨水调节其pH为7~8，在70±2℃恒温，搅拌反应10 h，可得到大量黄色沉淀，离心分离，用蒸馏水洗涤至中性后，再用甲醇洗涤2～3次，真空干燥得到柚皮苷钐配合物；（4）钐掺杂碳量子点复合材料的制备：在带有聚四氟乙烯衬套中反应釜中，按如下组成质量百分比加入， 3‑甲基咪唑氯盐：93~96%，脱脂棉：3 ~6%，再加入柚皮苷钐配合物：0.5~1.5%，盖好密封盖，置于恒温箱中，温度在100±2℃恒温，反应8h，得到棕色透明液体，为钐掺杂碳量子点复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种以棉花为碳源钐掺杂碳量子点复合材料的制备方法，其特征在于，该方法具有以下工艺步骤：（1）A溶液配置：在反应器中，按如下组成质量百分比加入，去离子水：95~98%，氯化钐：2~5%，加热搅拌溶解，冷却到室温，搅拌均匀，得到A溶液；（2）B溶液配置：在反应器中，按如下组成质量百分比加入，甲醇：92~96%，柚皮苷：4~8%，加热搅拌溶解，冷却到室温，搅拌均匀，得到B溶液；（3）柚皮苷钐配合物的制备：将B溶液置于反应器中，搅拌，温度升至70±2℃，将A溶液滴加到B溶液中，滴加完毕用体积百分浓度为15%的氨水调节其pH为7~8，在70±2℃恒温，搅拌反应10h，可得到大量黄色沉淀，离心分离，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧芝，李冬梅，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37