[發明專利]一種硅氮共摻雜石墨烯量子點的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202110497881.2
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113277499B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 吳一微;高軍;占鑫;黃小斌;黎本夢楊
• 申請（專利權）人: 優彩科技（湖北）有限公司;湖北師范大學
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;C01B32/194;A01N59/00;A01P1/00
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 張文靜

本發明涉及量子點制備技術領域，具體涉及一種基于廢碳粉的硅氮共摻雜石墨烯量子點的制備方法及應用。本發明以廢碳粉中的樹脂為碳源，一鍋水熱法合成氮、硅共摻雜石墨烯量子點(N,Si?GQDs)，合成方法更為簡單，操作安全，且得到的量子點對枯草芽孢桿菌和大腸桿菌有明顯的殺菌作用。本發明采用廢棄碳粉作為碳源進行氮硅共摻雜石墨烯量子點的制備，既合理的利用了打印機/復印機生產過程中產生的廢棄碳粉，減少了廢棄物處理成本，又降低了石墨烯量子點的生產成本，采用該方法生產1噸石墨烯量子點和現有文獻中記載的生產方法相比，不需要使用檸檬酸，其成本可以降低3倍。

技術領域

本發明涉及量子點制備技術領域，具體涉及一種基于廢碳粉的硅氮共摻雜石墨烯量子點的合成制備方法及其應用。

背景技術

隨著打印、復印技術的發展和紙質辦公的需求，產生的廢棄碳粉越來越多。目前，廢棄碳粉的處理還未引起足夠的重視，大部分還是隨著垃圾焚燒或填埋處理了。但是，廢棄碳粉中的樹脂極不容易降解，且廢碳粉顆粒極小、輕，不溶于水，會造成很嚴重的環境污染問題。為推動綠色經濟發展、全面提高資源利用率，研究廢碳粉的固廢處理新方法和回收利用新技術刻不容緩。

另外，近年來，微生物(包括細菌、真菌、酵母菌以及病毒等)以及病原菌污染已成為全球關注的重大問題，對人類的健康和安全造成了嚴重的影響，病原微生物引起的微生物感染在各種環境中都有發生。石墨烯類材料因其獨特的物理化學結構在諸多領域都展現出巨大的潛力，其與微生物獨特的作用方式使其在抗菌領域嶄露頭角。由于抗菌產品種類與數量不斷增加，微生物耐藥性也不斷增強，因此對抗菌劑的要求也越來越高。石墨烯量子點作為新型碳基納米材料繼承了石墨烯的諸多優點，在材料、能源、醫學、生物等諸多領域上均有廣泛的應用，因此，如何開發一種石墨烯抗菌劑且降低其生產成本具有重要意義。

發明內容

針對現有技術所存在的技術問題，本發明的目的之一在于提供一種硅氮共摻雜石墨烯量子點，該石墨烯量子點由廢碳粉和乙二胺制備得到，其最大紫外吸收波長在280～350nm，紫外燈下發出藍色熒光，在制備過程中，其中碳粉為前驅體，乙二胺(EDA)為還原劑。

本發明的目的之二還在于提供一種硅氮共摻雜石墨烯量子點的制備方法，包括以下步驟：將廢碳粉和乙二胺按照質量比5:(9～45)溶解在水中，160～200℃反應2～16h，過濾，即得。

其中，廢碳粉和乙二胺的質量比為5:(18～36)；優選地，碳粉與乙二胺的質量比為5:27。

其中，廢碳粉占總反應體系的質量百分比為1.5～2％。

本發明中所采用的碳粉為打印機廢碳粉。

其中，反應溫度為160℃時，反應時間為4～16h；優選地，反應溫度為160℃時，反應時間為8～16h。

其中，反應溫度為180℃，反應時間為4～16h；優選地，反應溫度為180℃，反應時間為6～12h。

其中，反應溫度為200℃，反應時間為4～16h；優選地，反應溫度為200℃，反應時間為4～8h；優選地，反應溫度為200℃，反應時間為4h。

本發明的目的之三還在于提供上述硅氮共摻雜石墨烯量子點在抗菌方面的應用；優選地，所述菌為大腸桿菌和枯草芽孢桿菌。

其中，在抗大腸桿菌應用中的最小殺菌濃度為2.16×10^-4g/mL。