[發(fā)明專利]由四個(gè)碳二元酸制備發(fā)光碳點(diǎn)的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210479283.3
• 申請(qǐng)日: 2012-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN103832994A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭明林;黃娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B31/02
• 分類號(hào): C01B31/02;B82Y30/00;C09K11/65
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及由四個(gè)碳二元酸制備發(fā)光碳點(diǎn)的方法，屬于制備發(fā)光碳點(diǎn)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，發(fā)光碳點(diǎn)由于其良好的熒光性能、生物兼容性和高穩(wěn)定性得到了進(jìn)一步發(fā)展(Liu，et.al，Adv.Mater.2012，24，2037；Wang，et.al，Angew.Chem.2012，124，9431)。應(yīng)用方面也由原來的生物標(biāo)記、識(shí)別金屬離子發(fā)展到現(xiàn)在的碳墨水噴墨打字和絲網(wǎng)印刷。在報(bào)道的碳點(diǎn)制備方法中，有自上而下的電弧放電法、激光刻蝕法、電化學(xué)法和自下而上的氧化腐蝕法、熱解有機(jī)物法、微波合成法、摻雜法等，這些方法的主要缺點(diǎn)是不能用簡單易行的方法制備高效熒光的發(fā)光碳點(diǎn)。電化學(xué)氧化石墨棒電極的方法(Zhao，et.al.Chem.Commun.2008，5116；Zheng，et.al.J.Am.Chem.Soc.2009，131，4564)，因?yàn)槭窃谒芤褐猩商键c(diǎn)，其量子產(chǎn)率比在有機(jī)溶劑中制備的低，僅為1.2％，在340nm下激發(fā)，熒光特性不佳。后來用離子液體代替水溶液有所改進(jìn)，比較環(huán)保，但不能解決低量子產(chǎn)率的問題。同時(shí)，Sun等人用摻雜法制備了氧化鋅摻雜的熒光碳納米粒子，大大提高了量子產(chǎn)率，高達(dá)45～50％，但是制備步驟繁雜。因此，有必要發(fā)掘新的碳源，用簡單易行的方法制備高效熒光的發(fā)光碳點(diǎn)。

四個(gè)碳二元酸是一類簡單的二元羧酸化合物，易溶于水和乙醇等溶劑，廣泛用于食品和藥物行業(yè)。由于這類酸用途廣泛，是重要的工業(yè)品，產(chǎn)量大，價(jià)格便宜，方便易得。在我們研究使用檸檬酸和乙醇胺制備發(fā)光碳點(diǎn)的過程中，發(fā)現(xiàn)四個(gè)碳二元酸比檸檬酸結(jié)構(gòu)簡單，都含有多個(gè)羧基，同時(shí)與乙醇胺反應(yīng)得到的碳點(diǎn)發(fā)光性能好，這促使我們嘗試用一類含有兩個(gè)羧基的四碳二元酸制備發(fā)光的碳點(diǎn)。現(xiàn)有的技術(shù)中，涉及使用四個(gè)碳二元酸作原料，制備發(fā)光碳點(diǎn)的工作還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供由四個(gè)碳二元酸制備發(fā)光碳點(diǎn)的方法。本發(fā)明提供的方法為：將四個(gè)碳二元酸和三羥甲基氨基甲烷按一定的摩爾比混合，加熱到一定的溫度，反應(yīng)一定的時(shí)間后，得到炭基固體材料，進(jìn)一步加水稀釋，過濾，透析，除去多余的鹽和小分子有機(jī)物，得到水溶性發(fā)光碳點(diǎn)。該制備方法具有操作簡單、收率高，便于大量制備和儲(chǔ)存等特點(diǎn)，制得的碳點(diǎn)發(fā)光特性好，能滿足使用水溶性發(fā)光碳點(diǎn)的需要。

本發(fā)明解決所述由四個(gè)碳二元酸制備發(fā)光碳點(diǎn)的方法技術(shù)問題的技術(shù)方案是，首先控制使用三羥甲基氨基甲烷與四個(gè)碳二元酸的比例和反應(yīng)溫度，使其脫水縮合并炭化成無定形的塊狀炭基固體材料，該炭基固體材料是制備發(fā)光碳點(diǎn)的前驅(qū)物。炭基固體材料的制備工藝：將四個(gè)碳二元酸和三羥甲基氨基甲烷按1比0.2～4的摩爾比混合，加熱到120～300℃，反應(yīng)0.1～4的小時(shí)后，得到炭基固體材料。

本發(fā)明解決所述由四個(gè)碳二元酸制備發(fā)光碳點(diǎn)的方法技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)由四個(gè)碳二元酸制備發(fā)光碳點(diǎn)的方法，該制備方法適用于本發(fā)明所述的水溶性發(fā)光碳點(diǎn)，一般采用下列簡便的工藝得到水溶性發(fā)光碳點(diǎn)：將一定量的炭基固體材料用水稀釋，然后過濾掉不溶物，用水透析8～24小時(shí)，得到發(fā)光碳點(diǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)的水溶性發(fā)光碳點(diǎn)的制備方法相比，本發(fā)明提供的是新型的制備方法。主要點(diǎn)是控制四個(gè)碳二元酸與三羥甲基氨基甲烷的摩爾比、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間，得到能溶于水的炭基固體材料。由此制備的水溶性發(fā)光碳點(diǎn)的量子產(chǎn)率很高，高達(dá)41％，具有高效的熒光特性，方便用于生物標(biāo)記等。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步敘述本發(fā)明。具體實(shí)施例不限制本發(fā)明的權(quán)利要求。

本發(fā)明所述由四個(gè)碳二元酸制備發(fā)光碳點(diǎn)的方法技術(shù)方案是，使用四個(gè)碳二元酸和三羥甲基氨基甲烷作原料，用常規(guī)的方法，通過反應(yīng)進(jìn)行脫水縮合和部分炭化，制得能溶于水的炭基固體材料。具體的工藝是：把一定量的蘋果酸、酒石酸、順丁烯二酸酐分別和三羥甲基氨基甲烷加熱到230℃，維持反應(yīng)溫度不超過250℃，保持體系溫度在230～250℃，反應(yīng)1.5小時(shí)，得到三種不同的炭基固體材料。

本發(fā)明所述由四個(gè)碳二元酸制備發(fā)光碳點(diǎn)的方法技術(shù)方案是，采用得到的三種不同炭基固體材料制備發(fā)光碳點(diǎn)，該制備方法適用于本發(fā)明所述的水溶性發(fā)光碳點(diǎn)，具體工藝是：將一定量的三種炭基固體材料分別用水稀釋，然后過濾掉不溶物，用水透析12小時(shí)，每隔6小時(shí)換一次水，得到水溶性發(fā)光碳點(diǎn)。