[发明专利]一种碳量子点及其制备方法

权利要求书

1.一种制备碳量子点的方法，其特征在于包括：

将碳量子点先驱体水溶液与硅源溶液均匀混合，并加入酸性溶液，反应形成宏观尺寸的块状先驱体-硅凝胶，所述先驱体-硅凝胶的纳米孔隙中封闭有碳量子点先驱体水溶液；

使封闭在所述先驱体-硅凝胶的纳米孔隙中的碳量子点先驱体水溶液进行水热碳化反应而形成碳量子点，所述水热碳化反应是在密封容器中于温度为150℃-350℃、压力为0.6MPa-16.5MPa的条件下进行，获得包含碳量子点的碳化凝胶；

将所述碳化凝胶破碎后，再提取出其中的碳量子点。

2.根据权利要求1所述的制备碳量子点的方法，其特征在于包括：在有饱和水蒸气存在的条件下进行所述的水热碳化反应。

3.根据权利要求1所述的制备碳量子点的方法，其特征在于：所述硅源包括硅酸钠、偏硅酸钠中的任意一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的制备碳量子点的方法，其特征在于：所述酸性溶液包括盐酸、硫酸、磷酸和硝酸溶液中的任意一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求1所述的制备碳量子点的方法，其特征在于：所述先驱体-硅凝胶的比表面积为100-1000平方米/克，孔隙的平均孔径为1-100纳米。

6.根据权利要求1所述的制备碳量子点的方法，其特征在于：所述先驱体-硅凝胶的比表面积为200-600平方米/克，孔隙的平均孔径为2-20纳米。

7.根据权利要求1所述的制备碳量子点的方法，其特征在于：所述碳量子点先驱体水溶液包括葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、氨基酸、维生素、芳香胺、柠檬酸、甘露醇、啤酒、透明果汁、水溶性多肽和乳酸中的任意一种或两种以上的水溶液。

8.根据权利要求7所述的制备碳量子点的方法，其特征在于：所述碳量子点先驱体水溶液还包含杂原子添加剂。

9.根据权利要求8所述的制备碳量子点的方法，其特征在于：所述杂原子添加剂包括水溶性铵盐和/或磷酸盐。

10.根据权利要求8所述的制备碳量子点的方法，其特征在于：所述碳量子点先驱体水溶液包括尿素、磷酸、磷酸铵、磷酸钠、氯化铵、碳酸铵和碳酸氢铵中的任意一种或两种以上的组合。

11.根据权利要求1所述的制备碳量子点的方法，其特征在于，所述水热碳化反应的反应温度为180℃-250℃，压力为1MPa-5MPa。

12.根据权利要求11所述的制备碳量子点的方法，其特征在于，所述水热碳化反应的反应温度为190℃-220℃。

13.根据权利要求1所述的制备碳量子点的方法，其特征在于，所述水热碳化反应的反应时间为1-48h。

14.根据权利要求13所述的制备碳量子点的方法，其特征在于，所述水热碳化反应的反应时间为1-24h。

15.根据权利要求14所述的制备碳量子点的方法，其特征在于，所述水热碳化反应的反应时间为3-24h。

16.根据权利要求1所述的制备碳量子点的方法，其特征在于：所述先驱体-硅凝胶中碳量子点先驱体的含量为1-42.5wt.%。

17.根据权利要求16所述的制备碳量子点的方法，其特征在于：所述先驱体-硅凝胶中碳量子点先驱体的含量为5-25wt.%。

18.根据权利要求1所述的制备碳量子点的方法，其特征在于包括：将所述碳化凝胶破碎后，采用水洗法提取出其中的氮杂碳量子点或磷杂碳量子点。

19.根据权利要求1所述的制备碳量子点的方法，其特征在于包括：将所述碳化凝胶破碎后，采用酸化法、水洗脱盐法中的任意一种或两种提取出其中的不含氮磷的碳量子点。