[發明專利]一種表面氨基化藍色發光碳點的綠色合成方法

在審

• 申請號: 201610130947.3
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105567215A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 馮素玲;原煥;吳呈珂;段俊霞;過治軍
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/65;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 新鄉市平原專利有限責任公司 41107
• 代理人: 路寬

技術領域

本發明屬于功能化熒光碳點的合成技術領域，具體涉及一種表面氨基化藍色發光 碳點的綠色合成方法。

背景技術

熒光碳點，作為碳納米材料的新成員，由于其優異的光學性能、固有的化學惰性、 抗光漂白性、低毒性、良好的生物相容性和易于實現表面功能化等特性，受到了廣泛關注。 碳點的諸多優勢使其在熒光傳感、生物成像、光催化、光電設備及藥物載體等多個領域具有 廣闊的應用前景。近年來，合成碳點的方法已報道了很多種，例如電弧放電法、激光消融法、 電化學氧化法、超聲法、微波法和水熱法等；其中，許多合成方法前處理復雜，設備及材料昂 貴，副產物污染嚴重；而水熱法操作簡單、條件溫和可控被認為是制備高熒光碳點的最佳方 法。另外，不同的碳源所得到的熒光碳點會具有不同的發光特性。目前，一些天然原材料和 化學品已成功應用于熒光碳點的合成，如蠶絲、橙汁、單壁碳納米管、多壁碳納米管、葡萄糖 和檸檬酸等。然而，無修飾的碳點通常無熒光或熒光很弱，量子產率很低，限制了其工業化 生產和在各領域的廣泛應用。因此，有必要尋找一種綠色的、靈巧的、以廉價原材料為碳源 合成高熒光量子產率熒光碳點的方法。

通過鈍化或表面功能化，例如摻雜硼、氮、硫、磷或硅等雜原子可調整碳點的內在 屬性，包括光學和電子特性及表面和局部的化學特征，進而提高其熒光強度并改善量子產 率。其中，氮原子與碳原子大小類似，有五個價電子能與碳原子成鍵，考慮到顯著的量子限 制和邊緣效應，摻雜氮原子的碳點可有效地改變其電子特性并提供更多活躍位點，從而產 生新的現象和意想不到的性質，因此，氮原子被廣泛用于熒光碳點的化工摻雜。碳點表面的 氨基化修飾，擴大了熒光碳點在各個領域中的應用，具有重大的意義。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種表面氨基化藍色發光碳點的綠色合成方法， 該方法以廉價的原料為碳源，以水為溶劑，合成了具有高量子產率的碳點，其中氮原子的摻 雜可以有效地改變碳點的電子特性并提供更多的活躍位點，從而產生新的現象和意想不到 的性能。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種表面氨基化藍色發光碳點的 綠色合成方法，其特征在于具體步驟為：將碳源馬來酸、富馬酸、丙烯酸、桂皮酸或丁二酸溶 于蒸餾水中并加入鈍化劑二乙撐三胺，超聲至固體完全溶解，將上述溶液轉移至水熱反應 釜中于150-210℃加熱6-27h，反應結束后自然冷卻，最后用孔徑為0.1μm的濾膜抽濾制 得表面氨基化藍色發光碳點溶液。

進一步優選，所述的表面氨基化藍色發光碳點的綠色合成方法的具體步驟為：將 碳源馬來酸溶于蒸餾水中并加入鈍化劑二乙撐三胺，超聲至固體完全溶解，其中馬來酸與 二乙撐三胺的質量比為5:2.9，然后將上述溶液轉移至水熱反應釜中于200℃加熱18h，反 應結束后自然冷卻得到深棕色溶液，最后用孔徑為0.1μm的濾膜抽濾制得表面氨基化藍色 發光碳點溶液。

本發明原料廉價易得，合成線路簡單，合成條件溫和可控，無需前處理和多步純化 等操作，無副產物；所制備的藍色發光碳點不需要純化分離，熒光量子產率較高，在最優條 件下可達到26.44%，且其表面的氨基化修飾，擴大了熒光碳點在各個領域中的應用。

附圖說明

圖1是本發明實施例1制得的表面氨基化藍色發光碳點的透射電鏡圖；

圖2是本發明實施例1制得的表面氨基化藍色發光碳點的傅里葉變換紅外光譜。

具體實施方式

以下通過實施例對本發明的上述內容做進一步詳細說明，但不應該將此理解為本 發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發明上述內容實現的技術均屬于本發 明的范圍。

實施例1

本發明所述的以馬來酸為碳源，二乙撐三胺為鈍化劑合成表面氨基化藍色發光碳點方 法中的反應方程式如下：

取0.5g馬來酸溶于10mL蒸餾水，加入0.3mL（0.29g）二乙撐三胺鈍化劑，超聲至固 體完全溶解，然后將上述溶液轉移至水熱反應釜中于200℃加熱18h，反應結束后自然冷 卻得到深棕色溶液，用孔徑為0.1μm的濾膜抽濾得到表面氨基化藍色發光碳點溶液。將所 得的表面氨基化藍色發光碳點溶液定容于100mL容量瓶，用熒光分光光度計（LS-55型熒光 光譜儀，美國PerkinElmer公司）測定溶液的熒光強度為761。