[發(fā)明專(zhuān)利]一種以棉稈皮為碳源鑭摻雜碳量子點(diǎn)復(fù)合材料的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810995774.0
• 申請(qǐng)日: 2018-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109097034A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李慧芝;趙淑英;張君蘭
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C09K11/65
• 分類(lèi)號(hào): C09K11/65
• 代理公司: 濟(jì)南譽(yù)豐專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 37240
• 代理人: 高強(qiáng)

本發(fā)明公開(kāi)了一種以棉稈皮為碳源鑭摻雜碳量子點(diǎn)復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，首先，采用氯化鑭與蘆丁反應(yīng)制備得到蘆丁鑭配合物；然后，在反應(yīng)器中，按如下組成質(zhì)量百分比加入，1?甲基?3?甲基咪唑氯鹽：92~95%，棉稈皮粉：3~6%，溫度升至120±2℃恒溫，攪拌，反應(yīng)4 h，再加入蘆丁鑭配合物：1.0~3.0%，在120±2℃恒溫，攪拌，反應(yīng)2 h，得到淡黃色透明液體，為鑭摻雜碳量子點(diǎn)復(fù)合材料。該制備方法具有綠色環(huán)保，操作簡(jiǎn)單，摻雜稀土鑭的碳量子點(diǎn)復(fù)合材料不需要二次修飾既可以具有熒光性能穩(wěn)定性高、尺寸小而均勻，生物相容性好等特點(diǎn)，稀土鑭元素的摻雜使其熒光性能可提高67%左右。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米發(fā)光材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以棉稈皮為碳源鑭摻雜碳量子點(diǎn)復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

碳量子點(diǎn)是以碳為骨架結(jié)構(gòu)的納米材料,是一種分散的、尺寸小于10nm的類(lèi)球形納米顆粒,一般包括納米金剛石、碳顆粒和石墨烯量子點(diǎn)，也稱(chēng)碳點(diǎn)、碳納米點(diǎn)、碳納米晶。與各種金屬量子點(diǎn)類(lèi)似，碳量子點(diǎn)在光照情況下可以發(fā)出明亮的熒光。碳量子點(diǎn)是熒光碳納米材料中最重要的一種,它具有獨(dú)特的小尺寸特性和優(yōu)越的熒光性質(zhì):碳量子點(diǎn)熒光明亮、穩(wěn)定,激發(fā)光譜寬,發(fā)射光譜窄，且發(fā)射波長(zhǎng)可通過(guò)改變材料的粒徑大小和組成來(lái)調(diào)控，無(wú)光漂白現(xiàn)象,某些碳量子點(diǎn)還有，上轉(zhuǎn)換熒光特性。因而在生物樣本尤其是活組織的多色成像中極為有用，能有效避免因樣本自身發(fā)光和光散射導(dǎo)致的信號(hào)干擾。此外，碳量子點(diǎn)良好的生物相容性和精確的生物靶向性,以及低毒性，使得它成為傳統(tǒng)半導(dǎo)體量子點(diǎn)在生物成像、生物標(biāo)記等應(yīng)用中很好的替代物，可直接用于腫瘤細(xì)胞標(biāo)記和活細(xì)胞標(biāo)記。由于碳量子點(diǎn)易于功能化和工業(yè)化,制備工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低廉，碳量子點(diǎn)在發(fā)光晶體、薄膜光激發(fā)器件、熒光傳感、環(huán)境檢測(cè)、光催化和光電器件等眾多領(lǐng)域中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力,給生物醫(yī)學(xué)、發(fā)光材料.光電器件、綠色環(huán)保等學(xué)科領(lǐng)域帶來(lái)新的發(fā)展空間。目前合成碳量子點(diǎn)的方法主要有兩種:一是自下而上(Bottom-up)的合成方法，是指通過(guò)熱解或碳化合適前驅(qū)物直接合成熒光碳量子點(diǎn),包括燃燒法、熱解法、支持合成法、微波法等;二是自，上而下(Top-down)的合成方法，即通過(guò)打碎碳的前驅(qū)物,然后通過(guò)聚合物表面鈍化的方式使其有效發(fā)光，主要包括化學(xué)剝離碳纖維法、電弧放電、激光剝蝕、電化學(xué)氧化和水熱法等,其中水熱法是合成碳量子點(diǎn)較為常用的方法。如果按制備碳量子點(diǎn)的原料來(lái)分，合成碳量子點(diǎn)的方法可以歸結(jié)為兩類(lèi):無(wú)機(jī)碳源和有機(jī)碳源。為了合成生物相容性好、毒性低、熒光強(qiáng)的碳量子點(diǎn),以促進(jìn)碳量子點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得以發(fā)展和應(yīng)用,選擇有機(jī)自然生物作碳源合成碳量子點(diǎn)更可取。近年來(lái),許多學(xué)者采用橙汁、柚子皮、樹(shù)葉、雞蛋、豆奶、葡萄糖、維生素等自然生物為碳源合成碳量子點(diǎn),但多數(shù)碳量子點(diǎn)合成方法存在反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)率低、耗能高、重復(fù)性差、分散性不夠好等問(wèn)題,因而影響碳量子點(diǎn)的應(yīng)用。

離子液體具有的其他溶劑無(wú)法達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)，有高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性；蒸汽壓非常小，不揮發(fā)；容易回收并重復(fù)利用；電導(dǎo)率高；通過(guò)陰陽(yáng)離子的特點(diǎn)可調(diào)節(jié)其對(duì)無(wú)機(jī)物、水、有機(jī)物及聚合物的溶解性；對(duì)大量物質(zhì)都表現(xiàn)處良好的溶解能力，離子液體能夠溶解纖維素，而且無(wú)毒、不揮發(fā)還易于回收，這給離子液體應(yīng)用在纖維素研究領(lǐng)域開(kāi)辟了新的方向，同時(shí)也給纖維納米材料工業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇。

稀土元素的原子具有未充滿的受到外界屏蔽的4f5d電子組態(tài)，因此有豐富的電子能級(jí)和長(zhǎng)壽命激發(fā)態(tài)，能級(jí)躍遷通道多達(dá)20余萬(wàn)個(gè)，可以產(chǎn)生多種多樣的輻射吸收和發(fā)射，構(gòu)成廣泛的發(fā)光和激光材料。隨著稀土分離、提純技術(shù)的進(jìn)步，以及相關(guān)技術(shù)的促進(jìn)，稀土發(fā)光材料的研究和應(yīng)用得到顯著發(fā)展。發(fā)光是稀土化合物光、電、磁三大功能中最突出的功能，受到人們極大的關(guān)注。將不同稀土元素?fù)诫s到碳量子點(diǎn)中，對(duì)其光學(xué)性能具有顯著改善。