[发明专利]由甘油制备发光碳点的方法

说明书

技术领域

本发明涉及由甘油制备发光碳点的方法，属于制备发光碳点的技术领域。

背景技术

近年来，直径小于10nm的发光碳点，因为其固有的独特性能，包括其低毒性、生物兼容性、易于生物标记和高的稳定性等得到了极大的关注(Bourlinos，A.B.et.al，Chem.Mater.2012，24，6；Baker，S.N.and Baker，G.A.Angew.Chem.Int.Ed.2010，49，6726)。迄今已有许多制备方法的报道，这些方法的主要缺点是很难得到高产率的发光碳点。特别是已被广泛报道的直接从石墨制备发光碳点的方法(Sun，Y.-P.et.al.J.Am.Chem.Soc.2006，128，7756；Cao，L.et.al.J.Am.Chem.Soc.2007，129.11318；Hu，S.-L.et.al.J.Mater.Chem.2009，19，484；Zhao，Q.-L.et.al.Chem.Commun.2008，5116；Zheng，L.-Y.et.a1.J.Am.Chem.Soc.2009，131，4564)，因为存在于石墨中的石墨结构是相等大的，即使通过激光刻蚀，要获得粒径小于10纳米的颗粒也是很难的，从而导致非常低产率的碳点(Martona，Z.et.al.Mater.Sci.Eng.C，2003，23，225)。另一方面，发光碳点可以从蜡烛灰、生物质资源、活性碳等来制取，但他们通常都需要用硝酸氧化其表面和进一步用胺封端的化合物钝化。因此，有必要开发原料价格低廉，能高产量制备发光碳点的方法。

甘油是一种简单的多元醇化合物，是一种无色，无味，低毒性，粘稠的液体，被广泛用于药物制剂中。甘油骨架是所有甘油三酸酯油脂类化合物的核心。由于生物柴油的作用日益凸显，作为副产物的甘油市场过剩，甘油的市场价格下降。因此，使用的甘油作为原料和转化增值化学品最近已得到相当的关注。在我们研究使用甘油制备炭磺酸的过程中，发现制得的催化剂表面存在着发光的碳点，这促使我们尝试直接由甘油制备发光的碳点。现有的技术中，涉及使用甘油作原料，制备碳点的工作主要是通过微波协助、进行甘油的裂解来制备少量的甘油基发光碳点(Liu，C.et.al.J.Mater.Chem.，2011，21，13163；Wang，X.e.al.J.Mater.Chem.，2011，21，2445；Chou，P.T.et.al，J.Mater.Chem.，2012，22，14403)。有关使用浓硫酸，常规方法下，直接对甘油进行脱水、部分炭化大量制备甘油基发光碳点还未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供由甘油制备发光碳点的方法。本发明提供的方法为：将甘油加热到一定的温度，在搅拌下，慢慢滴加浓硫酸，反应一定的时间后，过滤，洗涤，除去多余的硫酸，得到部分碳化的甘油基固体炭材料，进一步经过用碱溶解及反应或乙醇提取等过程，即可得到发光碳点。该制备方法具有操作简单、收率高，便于大量制备等特点。

本发明解决所述由甘油制备发光碳点的方法技术问题的技术方案是，首先控制使用浓硫酸与甘油的比例和反应温度，使甘油脱水成丙烯醛并炭化成无定形的块状的炭基固体材料，该甘油基固体炭材料是制备不同发光碳点的前驱物。该甘油基固体炭材料的制备工艺为：把一定量的甘油加热到110～180℃，在搅拌下，慢慢滴加甘油体积数0.2～8倍的浓硫酸，反应1～6小时后，加水稀释，抽滤，洗涤至滤液为中性，滤饼干燥脱水，得到甘油基固体炭材料。

本发明解决所述由甘油制备发光碳点的方法技术问题的技术方案是，设计由甘油得到的固体炭材料制备发光碳点的方法，该制备方法适用于本发明所述的甘油基发光碳点，可以选择下面的三种不同工艺之一得到不同的甘油基发光碳点：将一定量的甘油基固体炭材料加入到碱金属的碳酸盐、酸式碳酸盐或氢氧化物的水溶液中，然后用稀盐酸调节pH值接近中性，用水透析，得到未经钝化处理的发光碳点；用含氨基的有机物，如含碳数为1～20的各类伯胺、二亚甲基多胺、单乙醇胺及一端或两端为氨基，中部含有不同环氧乙烷加成数的化合物和4，7，10-三氧杂-1，13-十三烷基二胺等与甘油基固体炭材料进行反应，经过透析纯化得到钝化的发光碳点；用乙醇直接提取甘油基固体炭材料，再经透析得到发光碳点。