[發明專利]一種制備紫色熒光還原氧化石墨烯量子點的方法

有效

• 申請號: 201310478343.4
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN103553026A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 劉富池;湯怒江;鐘偉;都有為
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04;C09K11/65
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發明涉及一種具有紫色熒光的還原氧化石墨烯量子點及其制備方法。

背景技術

自從石墨烯量子點被發現以來，由于其具有獨特的電子、光電子特性，石墨烯量子點已被廣泛用于生物成像、發光及光電等許多領域。特別是藍色至紫色的熒光材料在光發射、生物熒光標定、有機發光二極管及固態光電器件方面存在巨大的潛在應用。然而目前報道的石墨烯量子點大多表現為綠色或者藍色的熒光。本方法制備的還原氧化石墨烯量子點具有明顯的紫色熒光特征，并且熒光發光峰的位置可以通過實驗條件進行有效的調節，是目前傳統方法制備綠色或者藍色的熒光石墨烯量子點的有力補充，將能擴大石墨烯量子點在光電材料方面的應用。

發明內容

本發明的目的在于，提出一種新的紫色熒光還原氧化石墨烯量子點的制備方法。本發明通過使用去離子水進行高速離心分離的方法清洗氧化處理后的氧化石墨烯。與傳統方法相比，本發明工藝不加入任何氫氧化鈉等堿性物質來中和氧化處理的氧化石墨烯溶液。因此，本發明工藝具有不加入任何不純雜質材料的特征。并且，此制備工藝簡單、過程容易控制，適宜大規模生產。

本發明的技術方案是：制備紫色熒光還原氧化石墨烯量子點的方法，其特征是包括如下步驟：

（1）以氧化石墨烯為原材料，以硝酸、硫酸作為氧化劑，以每50mg氧化石墨烯加25ml-35ml硝酸、5ml-15ml硫酸的比例對氧化石墨烯進行20-30小時侵泡氧化處理；

（2）將步驟（1）中氧化后的氧化石墨烯溶液進行10-18小時超聲分解；

（3）利用去離子水稀釋步驟（2）中超聲后的氧化石墨烯溶液；

（4）將步驟（3）中稀釋后的氧化石墨烯溶液進行多次離心去酸處理；

（5）利用去離子水對步驟（4）中去酸后的氧化石墨烯進行10-15次離心清洗，直至把溶液ph值調至8；

（6）將步驟（5）中所得溶液在200±20℃下進行高壓消解10-14小時；

（7）將步驟（6）中消解后的溶液利用8000～14000Da的透析袋進行5-10天的連續透析；

（8）收集步驟（7）中連續透析后袋外的溶液，在90±5℃條件下進行烘干處理；尤其是所述步驟（8）中引入200Pa以內壓強下干燥；

（9）將步驟（8）中烘干所得氧化石墨烯量子點粉末裝入石英舟并放入石英管中，在H₂氣氛下300℃-900℃熱還原40-80分鐘，關閉氫氣，立刻導入氬氣，讓石英管自然冷卻至室溫，即得到還原氧化石墨烯量子點。

進一步的，所述步驟（1）以氧化石墨烯為原材料，以硝酸、硫酸作為氧化劑，以每50mg氧化石墨烯加30ml硝酸、10ml硫酸的比例對氧化石墨烯進行24小時侵泡氧化處理。

進一步的，步驟（2）中利用200W的超聲機將步驟（1）中氧化后的氧化石墨烯溶液進行10-18小時超聲分解。

進一步的，步驟（2）中超聲后的氧化石墨烯溶液與步驟（3）中所述去離子水按照體積比為1-1.5:5混合，稀釋步驟（2）中超聲后的氧化石墨烯溶液。

進一步的，步驟（4）中利用高速冷凍離心機采用10000-18000轉/分的轉速對步驟（3）中稀釋后的氧化石墨烯溶液進行多次次去酸處理，每次離心時間為30-50分鐘。

進一步的，步驟（4）中去酸后的氧化石墨烯與步驟（5）中所述去離子水按照質量比為1-1.5:5混合，進行10-15次離心清洗，直至把溶液ph值調至8。

進一步的，步驟（6）中將步驟（5）中所得溶液利用高壓消解罐在200±20℃下進行高壓消解10-14小時。

進一步的，所述步驟（9）中H₂的流量為100sccm-200sccm。

進一步的，所述步驟（9）中石英管內使H₂保持在一個大氣壓。

本發明的有益效果是：現有的石墨烯量子點制備方法中通常加入氫氧化鈉來調節相應溶液的ph值，這無形中引入了雜質，這將影響石墨烯量子點的純度，給實際應用帶來影響。本發明通過使用去離子水進行高速離心分離的方法清洗氧化處理后的氧化石墨烯，不加入任何不純雜質材料，制備的氧化石墨烯量子點和還原氧化石墨烯量子點純度高，粒徑分布均勻，一般約為1～6納米。同時，本發明的方法制備的還原氧化石墨烯量子點的熒光具有從藍光至紫光的可調性，調節范圍從441納米藍移至407納米。