[发明专利]掺氮碳量子点溶液及其制备方法及用途

说明书

本发明提供了一种制备掺氮碳量子点溶液的方法，其包括步骤：将一种废液及一种有机胺溶于一定体积的去离子水中，混合均匀，形成溶液；将上述溶液倒入聚四氟乙烯高压反应釜中并密封，将上述高压反应釜放置于鼓风干燥箱中进行水热反应；水热反应结束后，将高压反应釜冷却至室温，将所得黑色溶液转移至离心管中，用去离子水清洗高压反应釜并将清洗液倒入离心管并定量为20ml，对上述黑色溶液超声10min使颗粒物分散；将超声分散后的黑色溶液，放入离心机中，离心10‑20min；将取上层清液通过孔径为0.22μm的滤膜，然后用3500D透析袋透析12h，最后得到碳量子点溶液。

技术领域

本发明涉及纳米碳材料制备领域，具体地，涉及利用废液制备掺氮量子点溶液的方法、根据该方法制备得到的掺氮碳量子点溶液及其用途。

背景技术

随着环境压力的增大，国家对于危险废弃物的排放标准也在不断提高，很多行业例如石油产业的生产过程中都会产生含有大量有机物的危险废弃物，不经过处理直接排放会对周边环境造成巨大的破坏，因此对于含有高浓度有机物的危险废弃物的处理就显得格外重要。同时，碳量子点作为一种新型纳米材料，有分散的类球状碳颗粒组成，尺寸极小，具有优秀的光学性质、毒性低、良好的水溶性和原料来源广泛等诸多优点，可以应用到生物、药物和光化学反应等领域中。目前，碳量子的制备多以有机酸为碳源，采用水热法。制备成本高，应用受到限制。需要寻找一种低成本且可以广泛使用的制备碳量子点的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备掺氮碳量子点溶液的方法、根据该方法制备得到的掺氮碳量子点溶液及其用途，旨在解决现有技术中制备碳量子点成本高、应用受到限制的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

根据本申请的第一方面，提供一种制备掺氮碳量子点溶液的方法，所述方法包括：将一种废液及一种有机胺溶于一定体积的去离子水中，混合均匀，形成溶液；将上述溶液倒入聚四氟乙烯高压反应釜中并密封，将上述高压反应釜放置于鼓风干燥箱中进行水热反应；水热反应结束后，将高压反应釜冷却至室温，将所得黑色溶液转移至离心管中，用去离子水清洗高压反应釜并将清洗液倒入离心管并定量为20ml，对上述黑色溶液超声10min使颗粒物分散；将超声分散后的黑色溶液，放入离心机中，离心10-20min；将取上层清液通过孔径为0.22μm的滤膜，然后用3500D透析袋透析12h，最后得到碳量子点溶液。

根据本发明所述的制备掺氮碳量子点溶液的方法的一实施例，其中，所述废液包括有机物和无机酸，其中，所述有机物的含量，以化学需氧量表示为20000mg/L-250000mg/L。

根据本发明所述的制备掺氮碳量子点溶液的方法的一实施例，其中，所述有机物选自含有烷基、羟基及羧基的环状共轭烯烃、双环烯烃、多环烯烃、异构环二烯、异构环二烯二聚体及三聚体中一种或多种。

根据本发明所述的制备掺氮碳量子点溶液的方法的一实施例，其中，所述无机酸选自硫酸、硝酸、盐酸、磷酸及氢氟酸中一种或多种。

根据本发明所述的制备掺氮碳量子点溶液的方法的一实施例，其中，所述有机胺为乙二胺、半胱氨酸及二胺基聚乙二醇中一种或多种。

根据本发明所述的制备掺氮碳量子点溶液的方法的一实施例，其中，所述废液的PH值为-1.00-2.00。

根据本发明所述的制备掺氮碳量子点溶液的方法的一实施例，其中，所述废液、所述有机胺及所述去离子水的体积比：1:0.25-1:1-10.

根据本发明所述的制备掺氮碳量子点溶液的方法的一实施例，其中，所述水热反应的温度为160-220℃。

根据本发明所述的制备掺氮碳量子点溶液的方法的一实施例，其中，所述水热反应的时间为3-12h。

根据本发明所述的制备掺氮碳量子点溶液的方法的一实施例，其中，所述离心机的转速为7000r/min-14000r/min。