[发明专利]一种具有高紫外吸收特性和亲脂性的石墨烯量子点材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高紫外吸收特性和亲脂性的石墨烯量子点材料及其制备方法，该制备方法以多羧酸分子的酯作为碳源，加热碳化制备出具有高紫外吸收和亲脂性特性的石墨烯量子点材料；使用的多羧酸分子的酯在常温或加热条件下为液态，且具有高沸点，利用这一特点，可通过简单的加热方式实现碳源的均匀碳化，无须使用任何溶剂，无溶剂碳化过程中对于加热气氛及碳化压力无特殊要求，碳化效率高且环境友好，并且防止了溶剂与碳源间可能存在的副反应，大幅简化了产物的分离纯化工艺，后续的反应过程中只需要通过分散和沉析处理，即可将粗产物纯化处理；制备出来的材料具有良好的亲脂性和高紫外吸收特性。

【技术领域】

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种具有高紫外吸收特性和亲脂性的石墨烯量子点材料及其制备方法。

【背景技术】

紫外辐照存在于太阳光及多种人造光源，强紫外辐射可造成聚合物材料的老化和损害，也对人类的健康产生威胁。在材料和涂层中添加具有高紫外吸收特性的紫外吸收剂，可有效阻隔紫外辐射，减少其负面影响。目前，有机小分子紫外吸收剂和纳米氧化锌、纳米二氧化钛等无机抗紫外辐射材料均已获得广泛应用，但仍存在着光、热稳定性低，在溶剂、树脂和聚合物材料内分散不均匀的不足。特别的，现有紫外吸收剂对人体健康和环境的影响也受到了广泛关注。

石墨烯量子点是一类直径小于100纳米，由单层或2-3层碳原子构成的准零维石墨烯纳米材料。石墨烯量子点具有粒径尺寸小，比表面积大，光、热稳定性好的特点，并具有独特的光电特性，在纳米材料、传感分析、光电材料等领域具有重要应用。石墨烯量子点材料在包括UVA，UVB和UVC的多个紫外辐照波长范围均具有较强的光吸收，并具有良好的生物相容性，在紫外辐照防护技术领域具有重要潜在应用价值。

目前，石墨烯量子点材料的制备策略可分为“自上而下”和“自下而上”两类，“自上而下”方法是以氧化石墨烯、石墨、煤炭等材料为原料，通过强氧化剂和加热、超声等作用分解粉碎原料，分离纯化得到石墨烯量子点，此类方法需要耗用大量强氧化剂和化学溶剂，对环境较大负面影响。“自下而上”方法则以小分子或聚合物为原料，通过高温碳化处理，获得石墨烯量子点，通过碳化前驱体原料选择和碳化过程的调控，可以实现具有特定结构和发光特性的石墨烯量子点材料的可控制备。然而，利用现有方法制备获得的石墨烯量子点材料，其往往具有较多羧基、羟基等极性基团，难以均匀分散于非极性溶剂和聚合物材料。同时，现有研究大多关注于石墨烯量子点的发光特性，而缺少对其紫外吸收特性调控的有效策略，这些都限制了石墨烯量子点材料作为高效环保紫外吸收剂的进一步应用。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种具有高紫外吸收特性和亲脂性的石墨烯量子点材料及其制备方法，以解决现有技术中石墨烯量子点材料制备过程使用较多溶剂，制备出的石墨烯量子点材料难以溶解到非极性溶剂和聚合物材料中，且紫外吸收特性不佳的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种具有高紫外吸收特性和亲脂性的石墨烯量子点材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，加热碳源，所述碳源为多羧酸分子的酯，生成石墨烯量子点材料的粗产物；

步骤2，冷却石墨烯量子点材料的粗产物，将冷却产物分散于分散溶剂中，得到石墨烯量子点的分散液A；

步骤3，在石墨烯量子点的分散液A中加入沉析试剂，离心分离沉析产物，将离心产物再次分散于分散溶剂中，得到石墨烯量子点的分散液B；

步骤4，将石墨烯量子点的分散液B干燥处理后，得到纯化的高紫外吸收特性和亲脂性的石墨烯量子点材料。

本发明的进一步改进在于：