[實(shí)用新型]一種大規(guī)模快速合成碳量子點(diǎn)的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721402435.4
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN207511833U
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯勇;饒龍石;李宗濤;盧漢光;顏才滿;唐恒
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;C09K11/65
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本實(shí)用新型公開了一種大規(guī)模快速合成碳量子點(diǎn)的裝置。該裝置包括前驅(qū)物溶液容器（2?1）、磁力泵（4）、微通道反應(yīng)器（8）、溫控儀（14）和產(chǎn)物收集容器（2?2）。本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)簡單、微型化、成本低、易于制備和操作。本實(shí)用新型方法采用所述的裝置合成碳量子點(diǎn)，合成碳量子點(diǎn)的效率高，合成速度快，產(chǎn)率大，且合成的碳量子點(diǎn)熒光效率高，可達(dá)60.1%，合成的碳量子點(diǎn)可用于包括金屬離子檢測、生物成像、LED或太陽能光伏等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及碳量子點(diǎn)合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種快速合成碳量子點(diǎn)的裝置。

背景技術(shù)

碳量子點(diǎn)是熒光材料中重要的一種，一種尺寸小于10nm，幾何形狀近似球形的新興的碳材料，通常也稱作為碳點(diǎn)。與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體量子點(diǎn)和有機(jī)染料相 比，發(fā)光碳量子點(diǎn)具有高水溶性、強(qiáng)化學(xué)穩(wěn)定性、易于功能化、抗光漂白性以及優(yōu)異的生物特性，同時(shí)具有良好的生物相容性，在生物醫(yī)學(xué)（生物成像、生物傳感、藥物傳輸?shù)龋┯袧撛诘膽?yīng)用前景。同時(shí)，碳量子點(diǎn)具有優(yōu)良的光電性質(zhì)，既可以作為電子給體又可以作為電子受體，這使得它在光電子、催化和傳感等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

碳量子點(diǎn)的合成方法主要分成兩類：自上而下法和自下而上法。自上而下法包括：電弧放電、電化學(xué)氧化、激光刻蝕、水熱切割、化學(xué)氧化；自下而上法包括：熱分解法、微波法、燃燒法、溶液化學(xué)。而最常用的合成方法是溶液化學(xué)法，溶液化學(xué)法是一種成本低廉，環(huán)境友好的制備方法，可以選擇各種各樣的前驅(qū)體進(jìn)行水熱反應(yīng)，例如：葡萄糖、殼聚糖、檸檬酸、香蕉汁等。Mohapatra等人通過簡單的一步水熱反應(yīng)，利用橘汁合成具有高熒光量子產(chǎn)率的碳點(diǎn)（Sahu S, Behera B, Maiti T K, et al. 2012, 48(70):8835.）。碳量子點(diǎn)溶液在常溫下放置一年以上，都不會產(chǎn)生沉淀或者出現(xiàn)熒光衰減的現(xiàn)象。但是，這種合成方法不能連續(xù)合成，產(chǎn)率低，并且不能滿足在合成碳量子點(diǎn)后需要嚴(yán)格的后續(xù)處理。

因此，研究出能夠?qū)崿F(xiàn)碳量子點(diǎn)大規(guī)模快速生產(chǎn)的裝置及生產(chǎn)方法，將有利于改變碳量子點(diǎn)的生產(chǎn)現(xiàn)狀，使碳量子點(diǎn)得到更廣泛的應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種大規(guī)模快速合成碳量子點(diǎn)的裝置。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、微型化、成本低、易于制備和操作。

本實(shí)用新型合成碳量子的效率高，產(chǎn)率大，合成的碳量子點(diǎn)熒光效率高，解決了現(xiàn)有的制備碳量子點(diǎn)方法因工藝和原料限制無法快速大規(guī)模生產(chǎn)、生產(chǎn)效率差、熒光效率低等問題。

本實(shí)用新型的目的通過如下方法實(shí)現(xiàn)。

一種大規(guī)模快速合成碳量子點(diǎn)的裝置，其包括前驅(qū)物溶液容器、磁力泵、微通道反應(yīng)器、溫控儀和產(chǎn)物收集容器；

所述前驅(qū)物溶液容器通過第一連接管與磁力泵的進(jìn)口端連接；所述磁力泵的出口端與微通道反應(yīng)器的進(jìn)口端連接，且連接管線上具有止回閥，磁力泵的出口端與止回閥連接段的管道為第二連接管，止回閥與微通道反應(yīng)器的進(jìn)口端連接段的管道為第三連接管；所述微通道反應(yīng)器的出口端與產(chǎn)物收集容器通過第四連接管連接；所述產(chǎn)物收集容器通過恒壓管與大氣連通；

所述微通道反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有加熱棒進(jìn)行反應(yīng)加熱，且加熱棒與帶有熱電偶的溫控儀連接，精確控制微通道反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)加熱溫度。

進(jìn)一步地，所述第一連接管和第二連接管的材料均為聚四氟乙烯。

進(jìn)一步地，所述第三連接管和第四連接管的材料均為不銹鋼。

進(jìn)一步地，所述第一連接管、第二連接管、第三連接管和第四連接管的內(nèi)外徑均相同，內(nèi)徑均為1.5 mm~3mm，外徑均為4~6mm。

進(jìn)一步地，所述微通道反應(yīng)器內(nèi)的微流道的形狀為直線形、雙蛇形或蛇形。

采用上述的裝置大規(guī)模快速合成碳量子點(diǎn)的過程如下：