[發明專利]氟氮雙元素摻雜熒光碳量子點及其制備方法

有效

• 申請號: 201710814107.3
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN109486483B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 封偉;龍鵬;馮奕鈺;李瑀
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發明公開了一種氟氮雙元素摻雜熒光碳量子點及其制備方法，本發明的制備方法包括以下步驟：碳源分散液與三乙胺三氫氟酸鹽密封反應，可得到含有氟氮雙元素摻雜熒光碳量子點的反應體系，本發明操作簡單，原料來源廣，成本低，產量高，而且后處理簡單，一步反應制得氟氮摻雜熒光碳量子點。獲得的氟氮摻雜熒光碳量子點具有很好光穩定性，化學穩定性和搞得量子產率，可用應于光催化、生物成像和生物化學分析等領域。

技術領域

本發明涉及零維碳納米材料技術領域，特別是涉及一種氟氮雙元素摻雜熒光碳量子點及其制備方法。

背景技術

作為新型的碳納米材料，碳量子點(carbon dots，CDs)不僅具有類似于傳統量子點的發光性能與小尺寸特性，而且還具有水溶性好、生物毒性低和導電性好的優勢，使其在生物成像、生物標記、傳感器、光催化、發光二極管等領域受到極大關注。

近年來，研究者們為了得到高發光效率的碳量子點，對碳量子點進行了表面鈍化、配體修飾或雜原子摻雜處理。特別是通過雜原子摻雜，比如氮、硼、磷、硫等，可以獲得更優異、更理想的新型碳量子點材料，從而為調控碳量子點的結構與性能提供了一個新的方法。但是，目前仍缺少氟元素和氮元素雙摻雜碳量子點的有效制備技術。因此，急需開發一種制備氟氮雙摻雜碳量子點的新技術，并有望提高碳量子點的生物活性、發光效率和穩定性。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種氟氮雙元素摻雜熒光碳量子點及其制備方法。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

本發明的氟氮雙元素摻雜熒光碳量子點的制備方法，包括以下步驟：碳源分散液與三乙胺三氫氟酸鹽密封反應，可得到含有氟氮雙元素摻雜熒光碳量子點的反應體系。

優選的，過濾所述反應體系，獲得濾液后除去溶劑，獲得黑色粘稠態氟氮摻雜碳量子點。

優選的，過濾時采用孔徑為0.22μm的濾膜對所述反應體系進行過濾。

優選的，通過調節碳源分散液與三乙胺三氫氟酸鹽的比例，反應時間和反應溫度，可調節氟氮摻雜碳量子點中的氟原子和氮原子的原子數比。

優選的，所述碳源分散液與三乙胺三氫氟酸鹽溶液的反應溫度為160-210℃，反應時間為6-24h，所述碳源分散液的濃度為2-250mg/mL，碳源分散液與三乙胺三氫氟酸鹽的體積比為1：(0.025-0.5)。

優選的，所述氟氮雙元素摻雜熒光碳量子點中氟原子的原子數比為1.3At％～15.2At％，N原子的原子數比為2.72At％～19.62At％。

優選的，將碳源分散液與三乙胺三氫氟酸鹽溶液加入到聚四氟乙烯水熱反應釜中，再將聚四氟乙烯水熱反應釜置于馬弗爐中，從室溫20-25℃，以4-7℃/min的速度，升溫至160-210℃，保溫6-24h后，隨爐冷卻至室溫20-25℃。

優選的，所述碳源分散液中的碳源為葡萄糖、蔗糖或麥芽糖，所述碳源分散液中的分散溶劑為N,N-二甲基甲酰胺與乙腈的體積比為1:9～9:1的混合液，。

本發明的另一發明，還包括通過所述的制備方法得到的氟氮雙元素摻雜熒光碳量子點。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)本發明操作簡單，原料來源廣，成本低，產量高，而且后處理簡單，一步反應制得氟氮摻雜熒光碳量子點。

(2)獲得的氟氮摻雜熒光碳量子點具有很好光穩定性，化學穩定性和搞得量子產率，可用應于光催化、生物成像和生物化學分析等領域。

附圖說明

圖1為實例1制備得到的氟氮摻雜熒光碳量子點的透射電鏡圖；