可见光区域内自发光的荧光材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可见光区域内自发光的荧光材料及其制备方法，包括以下步骤，将原始CNTs添加到浓硫酸、浓硝酸和浓盐酸的混合酸中，使用搅拌器将混合物在室温下搅拌，并进行超声处理，获得均匀溶液；将强氧化剂多次少量加入到均匀溶液中加热并搅拌、保温一段时间；保温时间结束后进行冷激：将含有0.3％H2O2的水溶液冻成冰放入烧杯中，加入混合溶液搅拌，将适量的H2O2用滴管滴加进缓慢搅拌的反应混合物中，直到没有气体出现为止；将混合溶液进行离心洗涤，干燥收集产物；本发明专利技术将碳纳米管通过较为简单的方法处理，在无需功能化和添加荧光物质的情况下，使得解开的多壁碳纳米管荧光材料在436nm和467nm处发光，并用金属离子验证了其为自发光。证了其为自发光。证了其为自发光。

【技术实现步骤摘要】
可见光区域内自发光的荧光材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及发光
，具体涉及在紫外光照射下在可见光区域内多壁碳纳米管能进行自身发光的荧光材料及其制备方法，在无需功能化和添加荧光物质的情况下，使得碳纳米管自身在可见光区域表现出光致发光，并用金属离子验证了其为自发光。

技术介绍

[0002]碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的电学和光学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。现有技术《功能化的多壁碳纳米管的荧光特性研究》中报道了通过用酸回流等方法将碳纳米管酸化去杂质，使其在近红外区域进行光致发光且荧光强度低；或者碳纳米管通过功能化处理或添加荧光物质可在可见光区表现出光致发光，但自身无法在可见光区域内显示光致发光。
[0003]因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种可见光区域内自发光的荧光材料及其制备方法。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种可见光区域内自发光的荧光材料的制备方法，A1，将原始CNTs添加到浓硫酸、浓硝酸和浓盐酸的混合酸中，使用搅拌器将混合物在室温下搅拌，并进行超声处理，获得均匀溶液；A2，将强氧化剂多次少量加入到均匀溶液中加热并搅拌、保温一段时间；A3，保温时间结束后进行冷激：将含有0.3％H2O2的水溶液冻成冰放入烧杯中，加入混合溶液用玻璃棒搅拌，A4，将适量的H2O2用滴管滴加进缓慢搅拌的反应混合物中，直到没有气体出现为止；A5，将混合溶液进行离心洗涤，干燥收集产物。
[0007]所述的制备方法，步骤A1中，浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸的体积比分别为1
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5：1：1。
[0008]所述的制备方法，步骤A1中，室温下搅拌10～30min；超声温度维持在40℃，超声时间10h。
[0009]所述的制备方法，步骤A2中，加入的强氧化剂包括高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾之一，按质量等分5～10份，分5
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10次加入溶液中，每次加入的质量为0.04～0.2g，每次间隔10～15min，加热到50℃，保温1～2h。
[0010]所述的制备方法，步骤A3中，在保温时间结束后将混合溶液进行冷激：将含有0.3％H2O2的水溶液冻成冰放入混合溶液中，搅拌。
[0011]所述的制备方法，步骤A4中，在混合溶液中加入0.2ml的30％的H2O2溶液，用玻璃棒搅拌均匀，多次重复该步骤，直到没有气体出现为止。
[0012]所述的制备方法，步骤A5中，将混合溶液进行多次离心洗涤，第一次将混合溶液离心后，将上清液倒掉，在第二次离心时，使用H2SO4溶液洗涤第一次离心得到的产物，H2SO4溶液为蒸馏水与浓硫酸的体积比为1
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3∶1配置；第二次离心得到的产物用蒸馏水进行5～10次离心洗涤，离心得到的上清液进行pH测试，pH值为6时，洗涤结束，干燥收集产物，得到在可见光区域能自发光的多壁碳纳米管荧光材料。
[0013]所述的制备方法，步骤A5中，使用不同转速5000～10000r/min离心得到不同直径大小的多壁碳纳米管荧光材料分别为uCNT
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15、uCNT
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23和uCNT
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45，分别对应平均直径为10
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20nm、20
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30nm和30
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50nm的碳纳米管。
[0014]一种在可见光区域能自发光的多壁碳纳米管荧光材料，通过任一项所述方法得到；解开后的直径扩展为30nm～60nm；通过解拉链方法使得多壁碳纳米管荧光材料在撕裂边缘携带多种含氧基团如羟基、羧基，增加缺陷，同时能提高碳纳米管的带隙值，这种结构使得碳纳米管可以在可见光区域进行自发光，且含氧量越高，样品中的缺陷越多，解拉链效果越好，荧光强度越大，由检测的XPS数据可知uCNT
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15的含氧量最高。
[0015]通过本专利技术的方法，将碳纳米管通过较为简单的方法处理，在无需功能化和添加荧光物质的情况下，使得解开的多壁碳纳米管荧光材料在436nm和467nm处发光，并用金属离子验证了其为自发光。
附图说明
[0016]图1为解开效果最好的原始的多壁碳纳米管CNT
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15和解开的多壁碳纳米管荧光材料uCNT
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15的TEM图像。
[0017]图2为原始的多壁碳纳米管和解开的多壁碳纳米管荧光材料的XPS光谱图。
[0018]图3为解开的多壁碳纳米管荧光材料s激发光谱(a)和发射光谱(b)。
[0019]图4为解开效果最好的多壁碳纳米管荧光材料CNT
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15在不同浓度的不同金属离子存在下的荧光发射图。
[0020]图5为本专利技术方法的流程图。
具体实施方式
[0021]以下结合具体实施例，对本专利技术进行详细说明。
[0022]实施例1
[0023]向三口烧瓶中加入按照浓硫酸：浓硝酸：浓盐酸体积比为1：1：1的36ml强酸溶液和0.2g的原始的多壁碳纳米管CNT
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15(CNT
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15、CNT
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23和CNT
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45，分别对应平均直径为10
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20nm、20
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30nm和30
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50nm的碳纳米管)，常温下搅拌30min，然后超声10h，超声温度维持在40℃左右。超声结束后，加入5份同等质量的0.2g的高锰酸钾，每次间隔10min，高锰酸钾加入完成后，将混合溶液加热至50℃，保温2h，温度不得超过50℃。保温时间结束后进行冷激：将含有0.3％H2O2的水溶液冻成冰放入烧杯中，加入混合溶液用玻璃棒搅拌。混合溶液中再加入0.2ml的30％的H2O2溶液，用玻璃棒搅拌均匀，多次重复上述加入0.2ml的30％的H2O2溶液的操作，直到没有气体出现为止。然后将混合溶液进行多次离心洗涤，需要注意的是，第一次将混合溶液离心后，将上清液倒掉，在第二次离心时，需要用到H2SO4溶液(蒸馏水与浓硫酸之比为1∶1)，用于洗涤第一次离心得到的产物。将第二次离心得到的产物用纯水进行多
次离心洗涤，将离心得到的上清液进行PH测试，PH值为6，洗涤结束，将产物进行干燥收集，对不同直径的CNTs和uCNTs进行XPS测试分析。
[0024]实施例2
[0025]向三口烧瓶中加入按照浓硫酸：浓硝酸：浓盐酸体积比为2：1：1的36ml强酸溶液和0.2g的原始的多壁碳纳米管CNT
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23，常温下搅拌20min，超声温度维持在40℃左右，然后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可见光区域内自发光的荧光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，A1，将原始CNTs添加到浓硫酸、浓硝酸和浓盐酸的混合酸中，使用搅拌器将混合物在室温下搅拌，并进行超声处理，获得均匀溶液；A2，将强氧化剂多次少量加入到均匀溶液中加热并搅拌、保温一段时间；A3，保温时间结束后进行冷激：将含有0.3％H2O2的水溶液冻成冰放入烧杯中，加入混合溶液搅拌，A4，将适量的H2O2用滴管滴加进缓慢搅拌的反应混合物中，直到没有气体出现为止；A5，将混合溶液进行离心洗涤，干燥收集产物。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A1中，浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸的体积比分别为1
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5：1：1。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A1中，室温下搅拌10～30min；超声温度维持在40℃，超声时间10h。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A2中，加入的强氧化剂包括高锰酸钾、重铬酸钾、氯酸钾之一，按质量等分5～10份，分5
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10次加入溶液中，每次加入的质量为0.04～0.2g，每次间隔10～15min，加热到50℃，保温1～2h。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A3中，在保温时间结束后将混合溶液进行冷激：将含有0.3％H2O2的水溶液冻成冰放入混合溶液中，搅拌。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A4中，在混合溶液中加入0.2ml的30％的H2O2溶液，用玻璃棒搅拌均匀，多次重复该步骤，直到没有气体出现为止。7.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐建国，陈梦瑶，沈文飞，王瑶，杨娜，杨迪，齐晓华，张文娜，张立秀，黄孟杰，巩学忠，王世超，姜浩洋，张淼荣，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：