[发明专利]一种碳量子点及其制备方法

说明书

本发明涉及一种碳量子点及其制备方法。其技术方案是：按催化剂∶异丁烯‑马来酸酐共聚物的质量比为(0.00045~0.015)∶1配料，混合，按所得混合物∶去离子水的质量比为1∶(8~12)配料，混合，磁力搅拌5~15min，干燥，制得混合粉体。将所述混合粉体置于坩埚中，在氩气气氛和250~700℃条件下保温0.5~3h，制得碳量子点前驱体。按所述碳量子点前驱体∶聚乙二醇∶去离子水的质量比为3∶(1~2)∶(8~12)，将所述碳量子点前驱体和所述聚乙二醇加入去离子水中，混合，离心，去除上清液，将沉淀物烘干，制得碳量子点。本发明具有工艺简单、反应条件温和，对设备要求不高和生产成本低的特点；所制备的碳量子点分散性好、形状均一和粒径小，有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于量子点技术领域。具体涉及一种碳量子点及其制备方法。

背景技术

碳量子点作为一种新型的碳纳米材料，与各种金属量子点类似，碳量子点在光照的情况下也可以发出明亮的光。因此，碳量子点在生物传感器、医学成像设备和微小的发光二极管等领域中有广泛的应用前景。

高温合成法是碳量子点制备的工艺之一，受到了广泛的关注。“一种碳量子点的制备方法及其应用”(CN104592993B)专利技术，以大分子壳聚糖为原料，采用微波高温法合成了碳量子点。但该方法在制备过程中需要采用微波加热，对设备要求较高。“一种碳量子点的制备方法”(CN106276861A)专利技术，先以2,2-二甲基丙酸钠改性水滑石，再经过高温煅烧和酸洗等过程制得碳量子点。该方法存在煅烧温度较高，且酸洗过程需要氮气为保护气等，故工艺复杂及成本高。

目前，碳量子点的制备大多存在有合成温度高、工艺复杂和成本高等技术缺陷。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、反应条件温和生产成本低的碳量子点的制备方法；用该方法制备的碳量子点分散性好、形状均一和粒径小，具有较好的应用前景。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案的步骤为∶

步骤一、按催化剂∶异丁烯-马来酸酐共聚物的质量比为(0.00045~0.015)∶1，将所述催化剂和所述异丁烯-马来酸酐共聚物混合，得到混合物，然后按所述混合物∶去离子水的质量比为1∶(8~12)，所述混合物和去离子水混合，磁力搅拌5~15min，制得混合溶液。

步骤二、将所述混合溶液置于烘箱中，在50~110℃条件下干燥6~8h，制得混合粉体。

步骤三、将所述混合粉体置于坩埚中，在氩气气氛和250~700℃条件下保温0.5~3h，制得碳量子点前驱体。

步骤四、按所述碳量子点前驱体∶聚乙二醇∶去离子水的质量比为3∶(1~2)∶(8~12)，将所述碳量子点前驱体和所述聚乙二醇加入去离子水中，混合，离心，去除上清液，将沉淀物烘干，制得碳量子点。

所述催化剂为氯化锰或为硫酸锰，所述氯化锰和所述硫酸锰均为分析纯。

所述异丁烯-马来酸酐共聚物为工业纯。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下的积极效果∶

1、本发明所采用的催化剂安全无毒；采用的异丁烯-马来酸酐共聚物以碳、氢和氧为主，氮含量很低，对工作人员和环境危害较小。

2、本发明采用的催化剂和采用的异丁烯-马来酸酐共聚物的质量比为(0.00045~0.015)∶1，催化剂用量少，生产成本低，适合工业化大规模生产。

3、本发明将催化剂与异丁烯-马来酸酐共聚物加入到去离子水中，磁力搅拌，干燥，然后置于坩埚中，在氩气气氛和250~700℃条件下保温，制得碳量子点前驱体；再将所述碳量子点前驱体和聚乙二醇于去离子水中混合，离心，去除上清液，将沉淀物烘干，制得碳量子点。故工艺简单，反应条件温和，对设备要求不高。