[發明專利]一種高濃度氟摻雜的碳點及其制備方法

有效

• 申請號: 202210818658.8
• 申請日: 2022-07-12
• 公開（公告）號: CN115092909B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 紀效波;侯紅帥;鄒國強;鄧文韜;徐來強
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;C09K11/65;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 長沙智路知識產權代理事務所(普通合伙) 43244
• 代理人: 陸姝伶

本發明提供了一種高濃度氟摻雜的碳點的制備方法，該方法為先將堿性物質溶解于水中得到堿性溶液，待堿性溶液無熱量后，將所述堿性溶液加入醛混合溶液中，室溫下進行反應，反應完全后，透析分離，得到氟摻雜的碳點；其中，所述醛混合溶液包括含α?H的醛和含氟取代基的醛；所述氟摻雜的碳點中，氟在結構中的原子濃度為8.16％以上。本發明可通過一步實現對碳點進行高濃度氟摻雜，無需水熱或溶劑熱反應，且制備方法簡便，能耗低，產量高，適用于對高濃度氟摻雜的碳點進行產業化生產。

技術領域

本發明涉及摻雜碳點制備技術領域，更具體地，涉及一種高濃度氟摻雜的碳點及其制備方法。

背景技術

碳點作為一種新型的碳基材料，具有尺寸小、相容性可調、表面官能團豐富等優點，在能源、電子、光學方面有很大的應用潛力。在其快速發展的同時，也存在一些亟需解決且具有挑戰性的重要問題。高的熒光效率、穩定的物化性質等屬性是制備高性能碳點所追求的。碳點的表面靈活且可控，通過調控表面結構可實現改性，進一步滿足實際的應用需要。

雜原子摻雜是調控碳點性質的有效方法，通過在碳點結構中引入雜原子可以實現碳點光學和電子特性等理化性質的調控。對碳點進行氟摻雜會增強碳點疏水的特性，提高碳點的環境穩定性、抗污染能力等。然而，在制備氟摻雜碳點的過程中，利用“自上而下”方法中常見的水熱/溶劑熱法合成效率低，而且粒度不均勻，相差較大，同時需要特定的高溫高壓反應條件，不利于碳點的大規模制備。

發明內容

基于現有技術中存在的上述技術問題，本發明的目的之一在于提供一種高濃度氟摻雜的碳點的制備方法，通過該方法可得到氟摻雜濃度高的碳點，而且產物粒度均勻。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種高濃度氟摻雜的碳點的制備方法，包括以下步驟：

先將堿性物質溶解于水中得到堿性溶液，待堿性溶液無熱量后，將所述堿性溶液加入醛混合溶液中，室溫下進行反應，反應完全后，透析分離，得到氟摻雜的碳點；所述醛混合溶液包括含α-H的醛和含氟取代基的醛；所述氟摻雜的碳點中，氟在結構中的原子濃度為8.16％以上。

在一些實施方式中，所述堿性物質為鋰、鈉、鉀中至少一種的氫氧化物、碳酸鹽、羧酸鹽中的至少一種。具體為：氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、羧酸鋰、羧酸鈉、羧酸鉀中的至少一種。

在一些實施方式中，所述含氟取代基的醛為對氟苯甲醛、2-氟苯甲醛、3-氟苯甲醛、五氟苯甲醛、對氟苯乙醛、2,6-二氟苯甲醛、3,5-二氟苯甲醛、鄰三氟甲基苯甲醛、3-(三氟甲基)苯甲醛、4-(三氟甲基)苯甲醛、2,3,4,5-四氟苯甲醛、2-氟-3-甲氧基苯甲醛、2,3,5-三氟苯甲醛、3,4-二氟苯甲醛、3,5-雙(三氟甲基)苯甲醛、2,5-二氟苯甲醛、2,3-二氟苯甲醛、2,4-二氟苯甲醛、2,4,5-三氟苯甲醛中的至少一種。

在一些實施方式中，所述含α-H的醛包括但不限于一元脂肪醛、二元脂肪醛、多元脂肪醛以及一元芳香醛、二元芳香醛或多元芳香醛中的至少一種，具體地，包括乙醛、丙醛、丁醛、戊醛、己醛、庚醛、苯乙醛等。

在一些實施方式中，所述堿性物質在所述醛混合溶液中的濃度為0.1～12mol/L。優選的，為0.15～4mol/L。

在一些實施方式中，反應時間為1～120h。

在一些實施方式中，所述氟摻雜的碳點的尺寸為2.0～5.0nm。

在一些實施方式中，反應完畢后，透析分離，冷凍干燥，得到所述氟摻雜的碳點。

本發明的目的之二在于提供上述任一實施方式的制備方法得到的碳點，所述碳點中，氟在碳點結構中的原子濃度為8.16％以上。

相較于現有技術，本發明的有益效果如下：