[發(fā)明專利]一種碳量子點及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910065723.2
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN111285351B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發(fā)明（設計）人: 席先鋒;何流;李垚垚;裴學良;黃慶
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所;中國科學院大學
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;B82Y40/00;C09K11/65
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

1.一種制備碳量子點的方法，其特征在于包括：

將碳量子點先驅體水溶液與硅源溶液均勻混合，并加入酸性溶液，反應形成宏觀尺寸的塊狀先驅體-硅凝膠，所述先驅體-硅凝膠的納米孔隙中封閉有碳量子點先驅體水溶液；

使封閉在所述先驅體-硅凝膠的納米孔隙中的碳量子點先驅體水溶液進行水熱碳化反應而形成碳量子點，所述水熱碳化反應是在密封容器中于溫度為150℃-350℃、壓力為0.6MPa-16.5MPa的條件下進行，獲得包含碳量子點的碳化凝膠；

將所述碳化凝膠破碎后，再提取出其中的碳量子點。

2.根據(jù)權利要求1所述的制備碳量子點的方法，其特征在于包括：在有飽和水蒸氣存在的條件下進行所述的水熱碳化反應。

3.根據(jù)權利要求1所述的制備碳量子點的方法，其特征在于：所述硅源包括硅酸鈉、偏硅酸鈉中的任意一種或多種的組合。

4.根據(jù)權利要求1所述的制備碳量子點的方法，其特征在于：所述酸性溶液包括鹽酸、硫酸、磷酸和硝酸溶液中的任意一種或兩種以上的組合。

5.根據(jù)權利要求1所述的制備碳量子點的方法，其特征在于：所述先驅體-硅凝膠的比表面積為100-1000平方米/克，孔隙的平均孔徑為1-100納米。

6.根據(jù)權利要求1所述的制備碳量子點的方法，其特征在于：所述先驅體-硅凝膠的比表面積為200-600平方米/克，孔隙的平均孔徑為2-20納米。

7.根據(jù)權利要求1所述的制備碳量子點的方法，其特征在于：所述碳量子點先驅體水溶液包括葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、氨基酸、維生素、芳香胺、檸檬酸、甘露醇、啤酒、透明果汁、水溶性多肽和乳酸中的任意一種或兩種以上的水溶液。

8.根據(jù)權利要求7所述的制備碳量子點的方法，其特征在于：所述碳量子點先驅體水溶液還包含雜原子添加劑。

9.根據(jù)權利要求8所述的制備碳量子點的方法，其特征在于：所述雜原子添加劑包括水溶性銨鹽和/或磷酸鹽。

10.根據(jù)權利要求8所述的制備碳量子點的方法，其特征在于：所述碳量子點先驅體水溶液包括尿素、磷酸、磷酸銨、磷酸鈉、氯化銨、碳酸銨和碳酸氫銨中的任意一種或兩種以上的組合。

11.根據(jù)權利要求1所述的制備碳量子點的方法，其特征在于，所述水熱碳化反應的反應溫度為180℃-250℃，壓力為1MPa-5MPa。

12.根據(jù)權利要求11所述的制備碳量子點的方法，其特征在于，所述水熱碳化反應的反應溫度為190℃-220℃。

13.根據(jù)權利要求1所述的制備碳量子點的方法，其特征在于，所述水熱碳化反應的反應時間為1-48h。

14.根據(jù)權利要求13所述的制備碳量子點的方法，其特征在于，所述水熱碳化反應的反應時間為1-24h。

15.根據(jù)權利要求14所述的制備碳量子點的方法，其特征在于，所述水熱碳化反應的反應時間為3-24h。

16.根據(jù)權利要求1所述的制備碳量子點的方法，其特征在于：所述先驅體-硅凝膠中碳量子點先驅體的含量為1-42.5wt.%。

17.根據(jù)權利要求16所述的制備碳量子點的方法，其特征在于：所述先驅體-硅凝膠中碳量子點先驅體的含量為5-25wt.%。

18.根據(jù)權利要求1所述的制備碳量子點的方法，其特征在于包括：將所述碳化凝膠破碎后，采用水洗法提取出其中的氮雜碳量子點或磷雜碳量子點。

19.根據(jù)權利要求1所述的制備碳量子點的方法，其特征在于包括：將所述碳化凝膠破碎后，采用酸化法、水洗脫鹽法中的任意一種或兩種提取出其中的不含氮磷的碳量子點。