[发明专利]基于果糖和氢氧化钠化学反应的碳量子点制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种纳米材料技术领域的制备方法，特别是一种基于果糖和氢氧化钠化学反应的碳量子点制备方法。

背景技术

在电子从高能级向低能级跃迁时，由于弛豫现象的存在，使得发出的光子的能量小于二能级的能量差，根据电子从低能级向高能级跃迁时所受外界作用的不同，上述现象称为光致发光（光子激发使电子从低能级跃迁到高能级）、电致发光（电场作用激发使电子从低能级跃迁到高能级）和化学致发光（化学作用激发使电子从低能级跃迁到高能级）。光致发光、电致发光和化学致发光统称为荧光。荧光现象在光电设备、生物标记和生物医学等领域有广泛的应用前景。荧光现象在自然界是广泛存在的，但是或者由于荧光强度，或者由于荧光发光频率，或者由于荧光材料的生物毒性等原因，荧光材料的应用受到很大的限制。碳量子点作为一种荧光材料具有显著的优点：激发光波长在相当宽的范围内，碳量子点都有较强的荧光响应，并且随着激发光源波长的变化，荧光位置也发生变化；由于不含有Se和Te等重金属元素，因而不具有生物毒性。

目前，用于制备碳量子点的比较简单经济的方法主要有微波法和水热法，以及根据微波法和水热法进行的改进方法。这些方法易于实现、方便操作，但是都有一个共同的缺点，即碳量子点的制备过程均需一定的能耗。

如公开号为101430283A的中国专利，该专利公开一种高荧光量子产率碳点的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将表面带羧基的碳点真空干燥或冷冻干燥；(2)取适量干燥后的碳点于容器中，通氮气或惰性气体，加热至40～80℃，除去体系中的水，再加入二胺基烷烃作为修饰剂，修饰剂与碳点的质量比为100～1000∶1，加热回流至修饰完全，移去热源，逐渐冷却至室温；(3)将步骤(2)所得的产物采用旋转蒸发或萃取的方法除去多余的二胺基烷烃，即可得到二胺基烷烃修饰的碳点。该发明专利仍旧没有解决上述的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于果糖和氢氧化钠化学反应的碳量子点制备方法。本方法制备过程简单，易于实现，并且制备的碳量子点荧光强度强，制备过程不需能耗。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于果糖和氢氧化钠化学反应的碳量子点制备方法，包括如下步骤：

第一步，配制D-果糖溶液；

第二步，配制氢氧化钠溶液；

第三步，将D-果糖溶液和氢氧化钠溶液混合；

第四步，将混合液静置，得到碳量子点溶液。

优选地，所述配制D-果糖溶液，具体为：称取D-果糖，倒入一容器中，加入超纯水，使D-果糖完全溶于超纯水中，得到无色澄清透明的溶液。

优选地，所述配制氢氧化钠溶液，具体为：称取氢氧化钠，倒入一容器中，加入超纯水，使氢氧化钠完全溶于超纯水中，得到无色澄清透明的溶液。

优选地，所述氢氧化钠和果糖溶液的浓度摩尔比不小于1:50，果糖的浓度不低于0.1mol/L，浓度的降低会导致合成足够数量的碳量子点的时间变长。

优选地，所述将混合液静置，是指静置几十分钟，得到黄色澄清透明的碳量子点溶液。

进一步的，本发明还包括第五步，即：将碳量子点溶液透析，滤掉多余的氢氧化钠和D-果糖，得到纯净的碳量子点溶液。

优选地，所述将碳量子点溶液透析，是指将碳量子点溶液用透析袋透析约24小时。

优选地，所述容器预先超纯水中超声清洗30分钟，清洗后用超纯水冲洗，烘干后备用。

本发明中，碳量子点是由果糖中的碳原子经过一系列的反应生成，果糖中主要有OH和C-O-C（R）参与反应，在强碱性环境中，氢氧化钠中的氢氧根与上述两类化学键发生反应，最终生成碳点。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明简单经济，易于操作，不需能耗，制得的碳量子点荧光强度高，可将紫外光转换为蓝色和绿色可见光，无生物毒性，对环境无害，在提到太阳能电池转换效率，生物标记以及生物医学等领域有很大的应用潜力。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1