[發(fā)明專利]一種硼摻雜石墨烯量子點及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710757366.7
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107586540B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 奚鳳娜;葛淑燕;沈超;江曉梅;黃碧婷
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00;G01N21/64;G01N21/78
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發(fā)明公開了一種硼摻雜石墨烯量子點及其制備方法，在1,3,6?三硝基芘和硼砂的混合水溶液中一步水熱合成制備硼元素?fù)诫s的石墨烯量子點，制備的硼摻雜石墨烯量子點可發(fā)射黃色熒光，且具有良好的熒光穩(wěn)定性能，放置3個月熒光強(qiáng)度仍保持初始熒光強(qiáng)度的99％。本發(fā)明高穩(wěn)定性硼摻雜石墨烯量子點具有仿過氧化物酶反應(yīng)活性，可以催化過氧化氫氧化3,5,3',5'?四甲基聯(lián)苯胺的顯色反應(yīng)。本發(fā)明硼摻雜石墨烯量子點對鐵離子具有明顯的選擇性識別能力，鐵離子可使硼摻雜石墨烯量子點的熒光信號發(fā)生淬滅，在3分鐘內(nèi)即達(dá)到相應(yīng)穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熒光材料及催化性能領(lǐng)域，具體涉及一種硼摻雜石墨烯量子點及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

石墨烯量子點(GQDs)是準(zhǔn)零維的碳納米材料，其粒徑一般小于100nm，厚度低于10層石墨烯厚度，除繼承了石墨烯水溶性好、表面積大、載流子遷移速率高、機(jī)械柔韌性好及光學(xué)性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)良性能之外，由于其尺寸小，還具有顯著的量子局限效應(yīng)和邊緣效應(yīng)，從而顯示出熒光這一特殊的光致發(fā)光性能。這一性能使得GQDs熒光傳感領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。然而，目前所合成出的GQDs存在著熒光量子產(chǎn)率不高、熒光穩(wěn)定性不高、活性位點相對較少、選擇性較差等問題，這些缺陷嚴(yán)重限制了GQDs的廣泛應(yīng)用。

近年來，研究者借鑒石墨烯的研究方法，發(fā)現(xiàn)GQDs內(nèi)部的石墨烯結(jié)構(gòu)經(jīng)化學(xué)摻雜異原子后，整個共軛平面的電荷密度和帶寬能隙會得到有效調(diào)節(jié)，從而改變電子的流動密度和躍遷方式，進(jìn)而實現(xiàn)對其熒光性質(zhì)、反應(yīng)活性、催化性能等的調(diào)控。目前，較多研究集中在N,S等原子摻雜。而B原子因與碳原子電子及尺寸類似，摻雜難度較大，目前研究較少。

公開號為CN 104764782 A的中國發(fā)明專利文獻(xiàn)公開了一種用于檢測miRNA-20a的硼摻雜石墨烯量子點電化學(xué)發(fā)光傳感器的制備及其應(yīng)用，采用濃硫酸和石墨粉在強(qiáng)氧化劑的作用下生成石墨氧化物，再與硼酸反應(yīng)生成硼摻雜石墨烯棒，以此為工作電極，石墨棒為對電極，通過電化學(xué)反應(yīng)制備硼摻雜石墨烯量子點。

公開號為CN 106560445 A的中國發(fā)明專利文獻(xiàn)公開了一種液相反應(yīng)制備硼摻雜石墨烯量子點的方法，以果糖、葡萄糖或蔗糖中的任意一種為碳源，取適量糖和硼酸為反應(yīng)物，用去離子水進(jìn)行溶解；將得到的溶液轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)制備硼摻雜石墨烯量子點。

公開號為CN 105424664 A的中國發(fā)明專利文獻(xiàn)公開了一種基于硼摻雜石墨烯量子點熒光淬滅作用的血紅素的檢測方法，通過電化學(xué)方法合成硼摻雜石墨烯量子點。

公布號為CN 105886596 A的中國發(fā)明專利文獻(xiàn)公開了一種宮頸癌細(xì)胞檢測試劑盒，通過恒電位計時電流法合成硼摻雜石墨烯量子點。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中B原子摻雜難度大的問題，本發(fā)明提供了一種通過簡便的液相反應(yīng)即可一步制備得到高穩(wěn)定性具有仿過氧化物酶催化活性的硼摻雜石墨烯量子點。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種硼摻雜石墨烯量子點的制備方法，在1,3,6-三硝基芘和硼砂的混合水溶液中進(jìn)行水熱反應(yīng)，經(jīng)透析提純后，冷凍干燥制得所述的硼摻雜石墨烯量子點。

硼摻雜石墨烯量子點通過在1,3,6-三硝基芘和硼砂的混合水溶液中水熱合成制得。1,3,6-三硝基芘具有類似石墨烯的母核結(jié)構(gòu)，硝基具有強(qiáng)的親電性，可以與富電子的基團(tuán)發(fā)生加成反應(yīng)。硼砂具可在水熱反應(yīng)中加成到芘環(huán)上的硝基位點，從而實現(xiàn)硼原子摻雜。

優(yōu)選地，所述的1,3,6-三硝基芘在反應(yīng)溶液中的濃度為1.0～5.0mg/mL。1,3,6-三硝基芘水溶性較差，而硼砂具有良好的水溶性，若1,3,6-三硝基芘濃度過高，水熱反應(yīng)的初始溶液為非均相，不利于反應(yīng)的進(jìn)行；若1,3,6-三硝基芘濃度過低，合成所得石墨烯量子點濃度過低，合成單位質(zhì)量石墨烯量子點的能耗高。