[发明专利]碳量子点调控的碳纳米笼材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碳量子点调控的碳纳米笼材料，其特征在于：该材料由氧化镁纳米粒子为模板，葡萄糖为碳源，在碱性条件下，利用碳量子点的诱导和调控作用，通过水热合成方法制备而成，得到的碳纳米笼材料是多孔结构且形貌均匀；所述碳量子点调控的碳纳米笼材料采用如下方法制备而成：

a.将在不低于200℃下热解的无水柠檬酸的碳量子点产物溶液与浓度不低于0.014g/mL的氢氧化钾溶液进行混合，配制成碳量子点浓度不高于0.04g/mL的混合液，进行搅拌至少12h，得到碱性碳量子点溶液；然后取部分碱性碳量子点溶液，并加入葡萄糖，搅拌至少5min，使葡萄糖完全溶解，得到碳前驱体混合液，使该混合液中的葡萄糖的浓度不低于0.0225g/mL；然后向其中加入氧化镁，再搅拌至少5min，得到反应物混合液，备用；在反应物混合液中，葡萄糖和氧化镁的质量比为(1.5-2):1；

b.将在所述步骤a所得反应物混合液在160-180℃条件下进行水热反应12-24h；当反应完成后，将产物用去离子水和乙醇反复洗涤、离心分离后，烘干，得到棕黄色粉末物质；

c.将上述粉末物质在氮气氛围中并在800-1000℃条件下进行煅烧至少2h；然后将煅烧后的碳化产物用浓度不低于6mol/L的盐酸进行刻蚀处理12-24h，从而得到碳量子点调控的碳纳米笼材料。

2.根据权利要求1所述碳量子点调控的碳纳米笼材料，其特征在于：在氢氧化钾提供的碱性环境下，钾化的碳量子点溶液通过静电作用优先与葡萄糖分子结合，在随后的水热过程中，葡萄糖分子热解在氧化镁的表面，进一步聚合和生长得到碳纳米笼材料。

3.根据权利要求1所述碳量子点调控的碳纳米笼材料，其特征在于：以柠檬酸和葡萄糖为碳源原料。

4.根据权利要求1所述碳量子点调控的碳纳米笼材料，其特征在于：碳纳米笼材料的笼结构的尺寸大小为100-200nm。

5.一种权利要求1所述碳量子点调控的碳纳米笼材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：

a.将在不低于200℃下热解的无水柠檬酸的碳量子点产物溶液与浓度不低于0.014g/mL的氢氧化钾溶液进行混合，配制成碳量子点浓度不高于0.04g/mL的混合液，进行搅拌至少12h，得到碱性碳量子点溶液；然后取部分碱性碳量子点溶液，并加入葡萄糖，搅拌至少5min，使葡萄糖完全溶解，得到碳前驱体混合液，使该混合液中的葡萄糖的浓度不低于0.0225g/mL；然后向其中加入氧化镁，再搅拌至少5min，得到反应物混合液，备用；在反应物混合液中，葡萄糖和氧化镁的质量比为(1.5-2):1；

b.将在所述步骤a所得反应物混合液在160-180℃条件下进行水热反应12-24h；当反应完成后，将产物用去离子水和乙醇反复洗涤、离心分离后，烘干，得到棕黄色粉末物质；

c.将上述粉末物质在氮气氛围中并在800-1000℃条件下进行煅烧至少2h；然后将煅烧后的碳化产物用浓度不低于6mol/L的盐酸进行刻蚀处理12-24h，从而得到碳量子点调控的碳纳米笼材料。

6.根据权利要求5所述碳量子点调控的碳纳米笼材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，配制成氢氧化钾浓度为0.02-0.04g/mL的混合液。