一种氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊及其制备方法，属于纳米材料领域。首先以分散有氮掺杂碳点的无水乙醇与环己烷为油相、蒸馏水为水相、十二烷基硫酸钠为表面活性剂制备水包油乳状液，然后采用静电吸附与原位沉淀法在乳液滴表面包覆纳米氧化锌，最后将产物离心洗涤，获得以氮掺杂碳点为芯材、纳米氧化锌为壁材的氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊。本发明专利技术不需要借助热能等辅助条件即可直接将氮掺杂碳点装载在纳米氧化锌中，工艺简单，节能环保，重复性强；且采用本发明专利技术制备的氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊结构较为规整，且氮掺杂碳点的缓释效果较好。

A Nitrogen Doped Carbon Point@Zinc Oxide Microcapsule and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊及其制备方法
本专利技术属于纳米材料领域，特别涉及一种氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊的制备方法。
技术介绍
碳点(Carbondots，CDs)因具有优异的生物相容性、光电转化以及易于化学修饰等优良特性而引起了科学界的广泛关注。特别是氮掺杂碳点(N-dopedCarbondots，NCDs)由于具有与N相关的缺陷而显示出优异的荧光强度、抗菌性能、防腐蚀性能等，在离子探针、光电催化、抗菌防霉、金属防腐蚀等领域已取得重要进展。氧化锌(ZnO)作为一种具有宽禁带的半导体材料，同样具有优良的光电催化、抗菌防霉、防腐蚀效果。因此，将碳点与氧化锌复合可以获得性能优异的复合材料。如，Ding等通过将燃烧的ZnO泡沫分散到CDs溶液中成功地制备了ZnO泡沫/CDs纳米复合材料，该复合材料具有良好的紫外与可见光光催化活性(MaterialsScienceinSemiconductorProcessing,2016,47,25-31)。Liu等通过在ZnO纳米片阵列顶部浸渍CDs来制备ZnO/CDs异质结，进一步提高了电荷的分离效率，为先进电极材料在高性能水氧化应用中提供了新的机会(CeramicsInternational,2017,43(6),5329-5333)。然而，上述报道中CDs存在不稳定性，容易受到外界环境干扰而变质，从而影响复合材料的实际使用性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊及其制备方法，该方法可直接将氮掺杂碳点装载在氧化锌微胶囊中，解决CDs不稳定的问题。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊的制备方法，包括如下步骤：步骤1，制备氮掺杂碳点；步骤2，将氮掺杂碳点分散于无水乙醇与环己烷的混合液中，形成溶液1；将十二烷基硫酸钠、无水乙醇和水混合搅拌均匀至无气泡出现，形成溶液2；然后，将溶液1加入至溶液2中，搅拌，获得以水为连续相，无水乙醇、环己烷和氮掺杂碳点为分散相的水包油型乳状液；步骤3，将醋酸锌水溶液滴加至步骤2所获得的水包油型乳状液中，搅拌反应，得到溶液3；然后向溶液3中滴加氢氧化钠水溶液，继续搅拌反应，所得产物离心洗涤，获得以氮掺杂碳点为芯材、纳米氧化锌为壁材的氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊。优选的，步骤1具体为：将邻苯二胺加入无水乙醇中，搅拌均匀，然后在170-190℃下进行溶剂热反应12～14h，所得产物干燥后获得氮掺杂碳点。优选的，步骤2中，溶液2制备过程具体为：将十二烷基硫酸钠、无水乙醇和水混合均匀至无气泡出现，于15～25℃下300～400r/min搅拌10～20min形成溶液2。优选的，步骤2中，水包油型乳状液制备过程具体为：将溶液1加入至溶液2中，于15～25℃下300～400r/min搅拌15～25min，获得水包油型乳状液。优选的，步骤2的溶液1中，氮掺杂碳点、无水乙醇和环己烷的质量比为(0.021～0.042)：(1.882～3.765)：(0.149～0.298)。优选的，步骤2的溶液2中，十二烷基硫酸钠、无水乙醇和水的质量比为(0.060～0.120)：(7.599～15.198)：(20.250～40.500)。优选的，步骤2中，所述水包油乳状液中无水乙醇和环己烷的质量与水的质量之比为(3.2:6.8)～(1.9:8.1)。优选的，步骤3具体为：将二水合醋酸锌溶于水中形成醋酸锌水溶液，在15～25℃下将醋酸锌水溶液滴加至水包油乳状液中，并以300～400r/min搅拌反应2～4h，得到溶液3；然后向溶液3中滴加氢氧化钠水溶液，并在15～25℃下300～400r/min搅拌反应1～1.5h，将产物离心洗涤，获得氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊。优选的，氮掺杂碳点和醋酸锌的质量比为(0.021～0.042)：(0.660～1.320)。采用所述的制备方法得到的氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：(1)本专利技术以含有氮掺杂碳点的水包油型微乳液滴为模板，Zn2+通过静电作用吸附在带有负电的微乳液滴表面，然后加入碱源，使OH-与Zn2+原位沉淀生成氧化锌，从而在氧化锌的制备过程中直接实现氮掺杂碳点的装载，工艺简单，节能环保，重复性强。(2)采用本专利技术制备的氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊结构较为规整，氮掺杂碳点包覆在氧化锌微胶囊中，不易受环境干扰而变质，提高稳定性，且氮掺杂碳点在不同溶液中可以实现稳定且持续地释放。附图说明图1(a)、(b)分别为实施例2、5制备的氮掺杂碳点的TEM照片。图2为实施例1制备的氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊的SEM照片。图3为实施例3制备的氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊的TEM照片。图4为实施例4制备的氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊的EDS照片。图5为实施例4制备的氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊在蒸馏水、1％、3％、5％NaCl溶液中的缓释曲线图。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。本专利技术包括以下步骤：步骤一：将邻苯二胺加入无水乙醇中，磁力搅拌10～20min，然后转移至聚四氟乙烯反应釜中，在170～190℃下反应12～14h，真空干燥后获得氮掺杂碳点。邻苯二胺和无水乙醇的比例为(0.550～0.650)g：(55～65)mL。步骤二：将氮掺杂碳点分散于无水乙醇与环己烷的混合液中，形成溶液1；将十二烷基硫酸钠、无水乙醇与蒸馏水混合均匀至无气泡出现，于15～25℃下300～400r/min机械搅拌10～20min形成溶液2；然后，将上述形成的溶液1加入至溶液2中，于15～25℃下300～400r/min机械搅拌15～25min，获得以水为连续相，无水乙醇、环己烷和氮掺杂碳点为分散相的水包油型乳状液。氮掺杂碳点、无水乙醇和环己烷的质量比为(0.021～0.042)：(1.882～3.765)：(0.149～0.298)。十二烷基硫酸钠、无水乙醇和蒸馏水的质量比为(0.060～0.120)：(7.599～15.198)：(20.250～40.500)。步骤三：将二水合醋酸锌溶于蒸馏水中形成醋酸锌的水溶液，在15～25℃下将其滴加至步骤二所获得的水包油乳状液中，并以300～400r/min搅拌反应2～4h，然后向其中滴加2～3mL氢氧化钠的水溶液(3～6mol/L)，并在15～25℃下300～400r/min搅拌反应1～1.5h，将产物离心洗涤，获得以氮掺杂碳点为芯材、纳米氧化锌为壁材的氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊。二水合醋酸锌和蒸馏水的质量比为(0.660～1.320)：(1.800～3.600)。其中：步骤二所述水包油乳状液中无水乙醇和环己烷的质量与水的质量之比为(3.2:6.8)～(1.9:8.1)。步骤二所述氮掺杂碳点的醇溶性高于水溶性。步骤三氮掺杂碳点和醋酸锌的质量比为(0.021～0.042)：(0.660～1.320)，所得氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊的粒径在100～200nm之间。实施例1步骤一：将0.550g邻苯二胺加入55mL无水乙醇中，磁力搅拌10min，然后转移至聚四氟乙烯反应釜中，在170℃下反应14h，真空干燥后获得氮掺杂碳点。步骤二：将0.021g氮掺杂碳点分散于1.882g无水乙醇与0.149g环己烷的混合液中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，制备氮掺杂碳点；步骤2，将氮掺杂碳点分散于无水乙醇与环己烷的混合液中，形成溶液1；将十二烷基硫酸钠、无水乙醇和水混合搅拌均匀至无气泡出现，形成溶液2；然后，将溶液1加入至溶液2中，搅拌，获得以水为连续相，无水乙醇、环己烷和氮掺杂碳点为分散相的水包油型乳状液；步骤3，将醋酸锌水溶液滴加至步骤2所获得的水包油型乳状液中，搅拌反应，得到溶液3；然后向溶液3中滴加氢氧化钠水溶液，继续搅拌反应，所得产物离心洗涤，获得以氮掺杂碳点为芯材、纳米氧化锌为壁材的氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊。

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，制备氮掺杂碳点；步骤2，将氮掺杂碳点分散于无水乙醇与环己烷的混合液中，形成溶液1；将十二烷基硫酸钠、无水乙醇和水混合搅拌均匀至无气泡出现，形成溶液2；然后，将溶液1加入至溶液2中，搅拌，获得以水为连续相，无水乙醇、环己烷和氮掺杂碳点为分散相的水包油型乳状液；步骤3，将醋酸锌水溶液滴加至步骤2所获得的水包油型乳状液中，搅拌反应，得到溶液3；然后向溶液3中滴加氢氧化钠水溶液，继续搅拌反应，所得产物离心洗涤，获得以氮掺杂碳点为芯材、纳米氧化锌为壁材的氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊。2.根据权利要求1所述的氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤1具体为：将邻苯二胺加入无水乙醇中，搅拌均匀，然后在170-190℃下进行溶剂热反应12～14h，所得产物干燥后获得氮掺杂碳点。3.根据权利要求1所述的氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤2中，溶液2制备过程具体为：将十二烷基硫酸钠、无水乙醇和水混合均匀至无气泡出现，于15～25℃下300～400r/min搅拌10～20min形成溶液2。4.根据权利要求1所述的氮掺杂碳点@氧化锌微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤2中，水包油型乳状液制备过程具体为：将溶液1加入至溶液2中，于15～25℃下300～400r/min搅拌15～25min，获得水包油型乳状液。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍艳，闫妍，魏艳敏，马建中，张文博，刘超，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61