[发明专利]一种金属掺杂荧光性生物质碳量子点的制备方法

说明书

一种金属掺杂荧光性生物质碳量子点的制备方法，涉及碳量子点合成技术领域，以柠檬酸作为碳源，引入所需掺杂金属的前驱体，在水热反应釜中加入去离子水或超纯水，进行水热反应，得到金属掺杂碳量子点粗产品；粗产品经过滤、透析，冷冻干燥得到成品。制备的金属掺杂荧光性生物质碳量子点在紫外灯照射下发出明亮的蓝色荧光，310nm激发波长下，在100～750nm区间都存在发射，其中400～575nm的宽峰属于碳量子点的特征发射波长。本发明具有合成产物纯度高、产物发光性与稳定性好、产量高、在金属基表面形成耐磨保护膜的优点，克服了传统碳量子点润滑性能单一，使得基体材料在一定程度的上实现减少磨损，在机械领域应用前景好。

技术领域

本发明涉及碳量子点合成技术领域，具体是涉及一种金属掺杂荧光性生物质碳量子点的制备方法。

背景技术

碳量子点(CQDs)作为一种荧光性碳纳米材料，目前已被广泛研究。荧光碳量子点因其粒径小、水溶性好、光学性能稳定且具有较好的生物相容性，在医药方面、生物成像以及荧光检测等领域得到了广泛应用。

目前，碳量子点的制备可分为两类。一种方法是自上自下的方法，主要是将大分子材料逐步剥离为较小尺寸的CQDs【孙墨杰,赵志海,陈红梅,聂富强.碳量子点的合成研究进展与展望[J].化学通报,2016,79(08):691-698】，其主要成分是碳纳米管【Xu X,RayR,GuY,et al.Electrophoretic analysis and purification of fluorescent single-walledcarbon nanotube fragments[J].Journal of the American Chemical Society,2004,126(40):12736-12737】、石墨、炭粉和最近崛起的大分子，如蒜、叶和核桃壳。自上而下的方法主要有电弧放电、化学方法、激光蚀学法和化学氧化方法等。

另一个是自下而上的方法，它通过燃烧、加热和微波等手段聚合成CQDs【陈越。石墨烯量子点的合成，官能化及其荧光性能的研究[D]。北京交通大学,北京,2018.】，主要原料是柠檬酸盐【Bottini M,Balasubramanian C,Dawson M I,et al.Isolation andcharacterization of fluorescent nanoparticles from pristine and oxidizedelectric arc-produced single-walled carbon nanotubes[J].Journal of PhysicalChemistry B,2006,110(2):831-836】萄糖为代表的碳水化合物、生物小分子、烟灰等。自下而上的方法主要是溶剂热/水热、温解/燃烧、微波等。

这些制备都不可避免的出现产物纯度不高、发光性及稳定性较差等缺点。同时，现有技术制备的碳量子点的性能单一，无法有效实现润滑性能，更无法在机械领域应用。鉴于此，本发明制备一种金属掺杂荧光性生物质碳量子点，既可以解决产物发光性与稳定性，又可以具有较高的润滑性能，从而使制备的材料能够在一定程度上实现减少磨损，在机械领域应用前景好。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种操作简单、绿色环保的金属掺杂荧光性生物质碳量子点的制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种金属掺杂荧光性生物质碳量子点的制备方法，包括一步水热合成法，以柠檬酸作为碳源，引入所需掺杂金属的前驱体，在水热反应釜中加入去离子水或超纯水，进行水热反应，得到金属掺杂碳量子点粗产品；粗产品经过滤、透析得到金属掺杂碳量子点提纯产品，最后经冷冻干燥得到成品。

进一步地，一种金属掺杂荧光性生物质碳量子点的制备方法步骤如下：

步骤S1：取所需掺杂的金属前驱体、柠檬酸、乙醇以及去离子水或超纯水加入到水热反应釜中，盖好盖子并拧紧；