利用溴丙烯和咪唑类化合物制备碳点的方法及产品技术

本发明专利技术公开了利用溴丙烯和咪唑类化合物制备碳点的方法及产品，具体是将溴丙烯和1‑乙烯基咪唑混合，直接反应制得碳点。本发明专利技术的方法合成过程简单绿色，所合成的碳点具有良好的荧光性能和光稳定性，为碳点的合成提供了新的方法。

Method and products for preparation of carbon points from propylene bromide and imidazole compounds

【技术实现步骤摘要】
利用溴丙烯和咪唑类化合物制备碳点的方法及产品
本专利技术涉及纳米发光材料的制备，具体涉及利用溴丙烯和咪唑类化合物制备碳点的方法，还涉及利用该方法制得的产品。
技术介绍
荧光纳米材料因其用途广泛而备受科学界关注，与传统的半导体量子点和芳香族荧光染料相比，碳点拥有更为优秀的特性，包括低毒或无毒、化学惰性高、生物相容性好、抗光漂白能力强、光电性能优异且易于表面修饰等，在生物成像、化学/生物传感、药物/基因递送、光电器件等领域展现出巨大的潜力。现已在合成方法的开发上取得显著进展，并总结出两条制备思路。“自上而下”法将复杂结构破碎成碳点，包括激光刻蚀、热分解、电解剥离、电弧放电等。“自下而上”法将小分子原料经聚合-团聚-脱水-碳化等过程合成碳点，包括水热/溶剂热法、微波合成、强酸脱水碳化等。两大方法皆经过外加能量传递，因此，寻找简便快捷，绿色友好的合成方法仍值得探索。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种利用溴丙烯和咪唑类化合物制备碳点的方法；本专利技术的目的之二在于提供由上述方法制得的碳点。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1、利用溴丙烯和咪唑类化合物制备碳点的方法，将溴丙烯与咪唑类化合物混合后直接反应，制得碳点。优选的，所述咪唑类化合物为1-乙烯基咪唑或1-甲基咪唑中的至少一种。优选的，所述溴丙烯与咪唑类化合物按体积比为1：1～1：3混合。优选的，所述反应的温度为5～40℃。优选的，所述混合可以采用现有的任意混合方式，更优选的采用搅拌方式混合。优选的，所述反应的时间为至少1s；更优选的，反应时间为1s～10min。优选的，所述反应后还包括碳点收集，具体为将反应液冷却，离心，过滤，透析，冻干得碳点粉末。优选的，所述离心为在8000rpm离心10～20min；所述过滤为用0.22μm的微孔滤膜过滤；所述透析为用截留分子量为500Da的透析袋透析24～48h。2、利用所述的方法制得的碳点。优选的，所述平均粒径为116nm；粒径分布范围为8-14nm。本专利技术的有益效果在于：本专利技术公开了利用溴丙烯与咪唑类化合物制备碳点的方法，本专利技术的方法可以在室温下直接搅拌获得碳点，合成步骤简单，条件可控，无需能耗，绿色友好，且反应时间短，在秒级即可生成碳点，为碳点合成寻找到新的合成方法，制得的碳点具有良好的荧光性能和水溶性等优点。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术制得碳点的透射电子显微镜图。图2为本专利技术制得碳点的粒径分布柱状图。图3为本专利技术制得碳点的紫外吸收光谱图。图4为本专利技术制得碳点的红外吸收光谱图。图5为本专利技术制得碳点在不同激发波长下的发射光谱。图6为硫酸奎宁标准样品的量子产率数据处理图。图7为本专利技术制得碳点的量子产率数据处理图。图8为实施例4制得碳点的紫外吸收光谱图。图9为实施例4制得碳点在不同激发波长下的发射光谱。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。实施例1利用溴丙烯和1-乙烯基咪唑制备碳点的方法，包括以下步骤：(1)分别量取5mL溴丙烯和5mL1-乙烯基咪唑，倒入50mL烧杯中，迅速搅拌，使溶液混合均匀，静置反应，即得反应液，反应液中即含有碳点；(2)将步骤(1)所得反应液自然冷却后，于高速离心机中在8000rpm速度下离心10min，得上清液；然后将上清液用滤膜为0.22μm的微孔滤膜过滤，滤液再用截留分子量为500Da的透析袋透析48h后，冷冻干燥得到碳点粉末；最后取一部分碳点粉末分别用超纯水和乙醇分散，得到碳点分散液，4℃下保存。实施例2利用溴丙烯与1-乙烯基咪唑制备碳点的方法，包括以下步骤：(1)分别量取5mL溴丙烯和10mL1-乙烯基咪唑，倒入50mL烧杯中，迅速搅拌，使溶液混合均匀，静置反应，即得反应液，反应液中即含有碳点；(2)将步骤(1)所得反应液自然冷却后，于高速离心机中在8000rpm速度下离心10min，得上清液；然后将上清液用滤膜为0.22μm的微孔滤膜过滤，滤液再用截留分子量为500Da的透析袋透析48h后，冷冻干燥得到碳点粉末；最后取一部分碳点粉末分别用超纯水和乙醇分散，得到碳点分散液，4℃下保存。实施例3利用溴丙烯与1-乙烯基咪唑制备碳点的方法，包括以下步骤：(1)分别量取2mL溴丙烯和6mL1-乙烯基咪唑，倒入50mL烧杯中，迅速搅拌，使溶液混合均匀，静置反应，即得反应液，反应液中即含有碳点；(2)将步骤(1)所得反应液自然冷却后，于高速离心机中在8000rpm速度下离心10min，得上清液；然后将上清液用滤膜为0.22μm的微孔滤膜过滤，滤液再用截留分子量为500Da的透析袋透析48h后，冷冻干燥得到碳点粉末；最后取一部分碳点粉末分别用超纯水和乙醇分散，得到碳点分散液，4℃下保存。将制得的碳点进行表征：图1为本专利技术制得碳点的透射电子显微镜图。由图1对碳点进行形貌分析可知，碳点为类球形，且大小均一。图2为本专利技术制得碳点的粒径分布柱状图，由图可知，碳点的平均粒径为11.6nm，粒径分布范围为8～14nm。图3为本专利技术制得碳点的紫外吸收光谱图，碳点在310nm左右有一个很明显的吸收峰，为π-π＊的核心碳的跃迁。图4为本专利技术制得碳点的红外吸收光谱图，3434cm-1处的峰归因于N-H的伸缩振动，3073cm-1处的峰归因于不饱和C-H伸缩振动，1647cm-1处的峰归因于C＝C伸缩振动，1550和1427cm-1处的峰分别归因于C＝N和C-N的伸缩振动，1163cm-1处的峰归因于C-Br伸缩振动，948cm-1处的峰为环上的C-H面外弯曲振动。图5为本专利技术制得碳点在不同激发波长下的发射光谱，最大激发波长为380nm，对应的发射波长为466nm，在紫外激发下展现出强烈的蓝色荧光，且表现为激发依赖荧光。随着激发波长增加，发射红移。量子产率分析：测定本专利技术实施例1～3制得碳点的相对量子产率，以硫酸奎宁为参比物，将其溶解于0.1MH2SO4溶液中，在激发波长为360nm时的荧光量子产率为54％。具体方法如下：先需配置一定低浓度的碳点溶液和硫酸奎宁溶液，测试它们在360nm处的紫外-可见光谱吸收值，调节浓度使该吸收值小于0.05，然后在荧光光谱仪上测试对应的荧光发射光谱峰面积(图6和图7)。反复测试五次不同浓度后，能得到相互对应的荧光光谱峰面积和紫外-可见光谱吸收值，作图求其斜率。通过下面公式便可计算出相对量子产率：Φx＝Φst(Ix/Ist)(ηx/ηst)2其中Φ代表量子产率；η为溶剂的相关系数(无水乙醇为1.36，0.1M稀硫酸溶液为1.33)；I代表荧光发射光谱峰面积和对应的紫外-可见光谱吸收值斜率比值；下角标“x”和“st”分别对应碳点样品和荧光参比标准品，其结果如表1所示。表1、碳点的量子产率测试数据结果显示，使用本专利技术实施例1～3的方法能够获得粒径为8～14nm的碳点，其量子产率为17％。该方法可以直接在室温(5～40℃)下反应，无需外加能耗，绿色友好，且反应时间短在反应体系大于30ml的条件下，在秒级即反应生成碳点，并且随着反应体系的体积增加，反应时间缩短，因此反应时间控制在大于1s即可实现专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用溴丙烯和咪唑类化合物制备碳点的方法，其特征在于：将溴丙烯与咪唑类化合物混合后直接反应，制得碳点。

【技术特征摘要】
1.利用溴丙烯和咪唑类化合物制备碳点的方法，其特征在于：将溴丙烯与咪唑类化合物混合后直接反应，制得碳点。2.根据权利要求1所述利用溴丙烯和咪唑类化合物制备碳点的方法，其特征在于：所述咪唑类化合物为1-乙烯基咪唑或1-甲基咪唑中的至少一种。3.根据权利要求1所述利用溴丙烯和咪唑类化合物制备碳点的方法，其特征在于：所述溴丙烯与咪唑类化合物按体积比为1：1～1：3混合。4.根据权利要求1所述利用溴丙烯和咪唑类化合物制备碳点的方法，其特征在于：所述反应的温度为5～40℃。5.根据权利要求1所述利用溴丙烯和咪唑类化合物制备碳点的方法，其特征在于：所述混合采用搅拌方式。6.根据权利要求1所述利用溴丙烯和咪...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈久存，邓志琴，金燕子，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50