[發明專利]氧化石墨烯量子點的制備方法

有效

• 申請號: 201410023150.4
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN104045076A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 何朋;丁古巧;謝曉明;江綿恒
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04;C09K11/65;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明涉及一種無機新材料技術領域，特別是涉及一種氧化石墨烯量子點的制備方法。

背景技術

石墨烯量子點為橫向尺寸小于100nm的零維石墨烯，是一種新興的碳納米材料。與常規大尺寸二維石墨烯片層相比，石墨烯量子點具有顯著的邊緣效應和量子限域效應，因而表現出優異的光學和電學性能。與傳統碳量子點和稀土金屬氧化物量子點相比，石墨烯量子點具有良好的水溶性、穩定且可調控的光致發光性能、較低的細胞毒性以及優異的生物相容性。這些性能優點使得石墨烯量子點在光電材料和器件、電催化、電化學生物傳感以及生物成像等諸多領域具有非常廣泛的應用前景，已經逐漸成為目前石墨烯領域內的研究熱點。

現有工藝中，一般采用氧化石墨烯量子點作為前驅體，經還原處理以在一定程度上去除結構中所含的氧基團并恢復共軛結構得到石墨烯量子點。

氧化石墨烯量子點的制備方法可以分為由上而下法和由下而上法，具體如下：

由上而下法主要是指采用“化學裁剪”的方法，將大尺寸氧化石墨烯或石墨碳纖維裁剪成小尺寸的氧化石墨烯量子點。目前，“化學裁剪”主要有二次氧化裁剪、水熱裁剪和電化學裁剪等方式。如2012年，Zhu等在RSC?Adv.,2012,2,2717一文中報道了以氧化石墨烯為原料，在DMF溶液中經200℃水熱裁剪8h制備得到氧化石墨烯量子點溶液，且可以通過控制氧化石墨烯的氧化程度在一定范圍內調節氧化石墨烯量子點的熒光光譜。又如2013年在Chem.Commun.,2013,49,5079一文中，Nurunnabi等人以碳纖維為原料，經濃硫酸和濃硝酸混合液在65℃～110℃下經過12～18小時的裁剪可制備得到氧化石墨烯量子點，且研究發現裁剪溫度可用來控制氧化石墨烯量子點的光致發光性能。

由下而上法則是以有機分子為原料，經過化學合成制備氧化石墨烯量子點。如2011年Liu等人在J.Am.Chem.Soc.2011,133,15221一文中報道了一種從聚芳香環分子出發經熱解制備人造石墨，然后經氧化得到氧化石墨烯量子點的方法，所得的量子點橫向尺寸約60nm，尺寸分布很窄。

然而，無論是自上而下法還是自下而上法，目前的氧化石墨烯量子點的制備工藝都存在工藝步驟復雜，原料難以獲得等問題。因此，研究和開發簡單、高效的氧化石墨烯量子點制備方法具有重要的現實意義。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種氧化石墨烯量子點的制備方法，用于解決現有技術中氧化石墨烯量子點的制備工藝復雜，原料難以獲得等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種氧化石墨烯量子點的制備方法，所述氧化石墨烯量子點的制備方法至少包括：

將檸檬酸與濃硫酸混合，使得所述檸檬酸和濃硫酸進行反應，形成第一氧化石墨烯量子點溶液。

優選地，所述檸檬酸和濃硫酸進行反應的條件為：反應溫度為25℃～100℃，反應時間為1小時～10小時。

優選地，所述檸檬酸與濃硫酸混合后，所述檸檬酸的濃度為0.1mg/mL～100mg/mL。

優選地，所述將檸檬酸與濃硫酸混合的方式為靜置、振蕩、攪拌或超聲分散。

優選地，所述濃硫酸的質量百分比濃度為98%。

優選地，在形成所述第一氧化石墨烯量子點溶液之后，還包括對所述第一氧化石墨烯量子點溶液進行去除雜質的步驟。

優選地，所述對所述第一氧化石墨烯量子點溶液進行去除雜質的步驟包括：

調節所述第一氧化石墨烯量子點溶液的pH值為4～9，得到第二氧化石墨烯量子點溶液；

對所述第二氧化石墨烯量子點溶液進行透析或超濾離心，得到第三氧化石墨烯量子點溶液。

優選地，對所述第一氧化石墨烯量子點溶液進行去除雜質后，還包括進行干燥，以獲得氧化石墨烯量子點粉體的步驟。

優選地，所述進行干燥的方法為冷凍干燥、旋轉蒸發或超臨界干燥。

如上所述，本發明的氧化石墨烯量子點的制備方法，具有以下有益效果：

利用檸檬酸和濃硫酸反應制備氧化石墨烯量子點，制備原料易于獲得，制備工藝簡單，并且制得的氧化石墨烯量子點具有純度高，表現出來的熒光性能優異的優點。

附圖說明

圖1顯示為本發明提供的氧化石墨烯量子點的制備方法的示意圖。

圖2顯示為本發明中使用的檸檬酸的化學結構示意圖。

圖3為實施例一中技術方案所獲得的氧化石墨烯量子點的高分辨率TEM圖。