一种合成碳量子点材料的方法技术

本发明专利技术涉及无机合成技术领域，旨在提供一种合成碳量子点材料的方法。该方法是将还原剂与反应底物一并放入溶剂中，在100～200℃下反应2～72小时以合成碳量子点材料；所述还原剂与反应底物的摩尔比为1～100，溶剂与反应底物的质量比为20～1000。本发明专利技术简单有效，采用溶剂热合成的方法取代传统的繁琐的合成方法，采用有机物取代传统的昂贵物质作为碳前驱体，采用L-抗坏血酸及其类似物质作为还原剂。整个过程高效、绿色、成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无机合成的
，特别涉及到一种新的绿色环保低成本的方法来合成碳量子点材料。
技术介绍
量子点材料由于其自身的特殊性质，在生物学，电学和光学领域有着广泛的应用。目前，对于量子点材料的研究多数都 围绕在Cds、CdSe, ZnS和HgS等金属化合物上。但是，这类金属化学物量子点的成本高、污染大、毒性大，这大大限制了他们的广泛应用。近几年，碳材料由于其低成本、低污染等性质引起了大家的广泛关注。碳量子点材料也成为一个热门研究课题。合成碳量子点材料的方法有许多，这些方法主要围绕合成碳前驱体，表面钝化和碳化，功能化三个步骤进行。在这些步骤中，高温碳化，酸处理等都是必要的处理条件，碳的前驱体和钝化剂价格昂贵，整个实验过程繁琐，能耗高，这些都不利于碳量子点的利用和推广。因此，如何采用绿色的方法，在温和的反应条件下合成碳量子点，成为这一领域的一个重大挑战。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供以实现绿色、简单、快捷地制备碳量子点材料。为解决技术问题，本专利技术的解决方案是:提供，包括如下步骤:将还原剂与反应底物一并放入溶剂中，在100 200°C下反应2 72小时以合成碳量子点材料；所述还原剂与反应底物的摩尔比为I 100,溶剂与反应底物的质量比为20 1000 ;所述还原剂是L-抗坏血酸、异抗坏血酸或5，6-0-异丙叉基-L-抗坏血酸；所述溶剂是水、环己烷或乙醇；所述反应底物是以下所述的任意一种:碳氮化合物有机物:三聚氰胺、尿素、硫脲或十六烷基三甲基溴化铵；或糖类:葡萄糖、蔗糖、纤维二糖、木糖或果糖；或含氧有机物:苯酚、对苯二酚、邻苯二酚或对甲基苯酚；或氨基酸:赖氨酸或谷氨酸；或含有机物的氧化硅材料:孔道内含有十六烷基三甲基溴化铵的介孔氧化硅材料。本专利技术的有益效果在于:本专利技术简单有效，采用溶剂热合成的方法取代传统的繁琐的合成方法，采用有机物取代传统的昂贵物质作为碳前驱体，采用L-抗坏血酸及其类似物质作为还原剂。整个过程高效、绿色、成本低廉。附图说明图1为实施例1中合成的碳量子点材料的透射电镜照片。图2为实施例2中合成的碳量子点材料的透射电镜照片。图3为实施例3中合成的碳量子点材料的透射电镜照片。图4为实施例4中合成的碳量子点材料的Cls的XPS谱图。图5为实施例4中合成的碳量子点材料的Nls的XPS谱图。具体实施例方式下面列举实例，说明本专利技术采用溶剂热的方法合成碳量子点材料的具体示例。实施例1:在室温下,将146 mg (I mmol)的赖氨酸和I mmol的L-抗坏血酸溶解到2.9 g乙醇中，将溶液转移到高压反应釜中，100°C处理2小时。离心除去大块的悬浮物之后，蒸发除去溶剂，便得到碳量子点材料。图1给出了此条件下合成的碳量子点材料的透射电镜照片。作为可选的替换物，赖氨酸也可以使用谷氨酸代替，同样能够实现反应得到碳量子点材料。实施例2:在室温下,将94 mg (I mmol)的苯酹和10 mmol的L-抗坏血酸溶解到18.8 g环己烷中，将溶液转移到高压反应釜中，140°C处理10小时。离心除去大块的悬浮物之后，蒸发除去溶剂，便得到碳量子点材料。图2给出了此条件下合成的碳量子点材料的透射电镜照片。作为可选的替换物，苯酚也可以使用对苯二酚、邻苯二酚或对甲基苯酚代替，同样能够实现反应得到碳量子点 材料。实施例3:在室温下，将孔道内含有十六烷基三甲基溴化铵(含量为I mmol，质量为365mg)的介孔氧化硅材料(MCM-41)和30 mmol的异抗坏血酸分散到200 g水中，将混合物转移到高压反应釜中，160°C处理30小时。洗涤过滤出介孔氧化硅材料，便得到碳量子点分散在氧化硅的孔道当中。图3给出了此条件下合成的碳量子点材料的透射电镜照片。实施例4:在室温下,将126 mg (I mmol)的三聚氰胺和100 mmol的5，6_0_异丙叉基-L-抗坏血酸溶解到126 g水中，将溶液转移到高压反应釜中，200°C处理72小时。离心除去大块的悬浮物之后，蒸发除去溶剂，便得到碳量子点材料。图4、5给出了此条件下合成的碳量子点材料的Cls和Nls X射线光电子能谱(XPS)图，表明样品有丰富的含氮基团。作为可选的替换物，三聚氰胺也可以使用尿素、硫脲或十六烷基三甲基溴化铵代替，同样能够实现反应得到碳量子点材料。实施例5:在室温下,将170 mg (I mmol)的葡萄糖和I mmol的L-抗坏血酸溶解到3.4g水中，将溶液转移到高压反应釜中，100°C处理2小时。离心除去大块的悬浮物之后，蒸发除去溶剂，便得到碳量子点材料。作为可选的替换物，葡萄糖也可以使用蔗糖、纤维二糖、木糖或果糖代替，同样能够实现反应得到碳量子点材料。最后，还需要注意的事，以上列举的仅是本专利技术的具体实施例子。显然，本专利技术不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员均能够从本专利技术公开的内容直接导出或联想到的所有变 形，均应认为是本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成碳量子点材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：将还原剂与反应底物一并放入溶剂中，在100～200℃下反应2～72小时以合成碳量子点材料；所述还原剂与反应底物的摩尔比为1～100，溶剂与反应底物的质量比为20～1000；所述还原剂是L?抗坏血酸、异抗坏血酸或5,6?O?异丙叉基?L?抗坏血酸；所述溶剂是水、环己烷或乙醇；所述反应底物是以下所述的任意一种：碳氮化合物有机物：三聚氰胺、尿素、硫脲或十六烷基三甲基溴化铵；或糖类：葡萄糖、蔗糖、纤维二糖、木糖或果糖；或含氧有机物：苯酚、对苯二酚、邻苯二酚或对甲基苯酚；或氨基酸：赖氨酸或谷氨酸；或含有机物的氧化硅材料：孔道内含有十六烷基三甲基溴化铵的介孔氧化硅材料。

【技术特征摘要】
1.一种合成碳量子点材料的方法，其特征在于，包括如下步骤: 将还原剂与反应底物一并放入溶剂中，在100 200°C下反应2 72小时以合成碳量子点材料；所述还原剂与反应底物的摩尔比为I 100,溶剂与反应底物的质量比为20 1000 ； 所述还原剂是L-抗坏血酸、异抗坏血酸或5，6-0-异丙叉基-L-抗坏血酸； 所述溶剂是水、环己烷或乙醇； 所述反应底物是以下所述的任意一种: 碳氮化合物有机物:三聚氰胺、尿素、硫脲或十六烷基三甲基溴化铵；或 糖类:葡萄糖、蔗糖、纤维二糖、木糖或果糖；或 含氧有机物:苯酚、对苯二酚、邻苯二酚或对甲基苯酚；或 氨基酸:赖氨酸或谷氨酸；或 含有机物的氧化硅材料:孔道内含有十六烷基三甲基溴化铵的介孔氧化硅材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，是在室温下将Immol的赖氨酸和I mmol的L-抗坏血酸溶解到2.9 g乙醇中，将溶液转移到高压反应釜中，100°C处理2小时；离心除去大块的悬浮物之后蒸发除去溶剂，得到碳量子点材料。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，是在室温...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖丰收，王亮，孟祥举，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：