[发明专利]一种石墨烯量子点及制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯量子点及制备方法，本发明以刚果红为原料，通过活性氧化铝在300℃～600℃热催化合成得到发蓝紫色荧光的石墨烯量子点，本发明制备的石墨烯量子点的方法简单高效，本发明的石墨烯量子点纯度高，发射波长包含蓝紫光区全部波段。

技术领域

本发明属纳米材料制备技术领域，具体涉及一种石墨烯量子点及制备方法。

背景技术

2009年发现石墨烯量子点，石墨烯量子点是一种零维纳米材料，尺寸在1-20 纳米，在生物医药，显示屏，生物传感，电化学传感，环境监测，新能源，电子器件，复合材料，激光器等领域都有着巨大的应用前景，目前关于石墨烯量子点产业化的关键困难是不能大规模制备石墨烯量子点，正如新加坡南洋理工大学的peng cheng教授发表在顶级学术期刊Advance materials上论文所说，目前有关石墨烯量子点的大量应用不能实现，是因为还未能实现大规模低成本的合成石墨烯量子点的方法(Adv.Mater.2019,31,1808283)。由于现有制备方法的缺陷，例如使用石墨烯作为原料等，石墨烯量子点在全球范围内并未能实现产业化。石墨烯量子点的应用领域之一是生物成像，生物成像领域市场巨大，现有的生物成像材料主要有有机小分子荧光染料，半导体量子点，纳米金，石墨烯量子点。其中有机小分子荧光染料，化学稳定性差，存在光漂白问题；半导体量子点毒性大或是难用于水溶液体系，纳米金的价格昂贵；石墨烯量子点低细胞毒性，溶于水，是理想的生物成像材料。石墨烯量子点的应用领域之二是生物传感器，生物传感器用于检测生物物质的检测仪器，是将生物物质浓度转化为电信号的仪器，广泛应用于医疗方面。石墨烯量子点应用领域之三是免疫层析检测，免疫层析检测技术是一种将免疫技术和色谱层析技术相结合的分析方法，广泛应用于临床诊断、环境监测、食品安全领域，目前常用免疫层析技术使用纳米金，价格高昂，且检测准确度不高，石墨烯量子点可以替代纳米金用于免疫层析检测。石墨烯量子点的应用领域之四是癌症的诊断与治疗，在癌症诊断方面，由于癌细胞表面的叶酸含量明显高于其它细胞，通过石墨烯量子点负载特异性亲叶酸分子可以实现癌细胞的可视化诊断,详见 Adv.Funct.Mater.2019,29,1805860)。在癌症药物输送和治疗方面，由于石墨烯量子点层状结构表面有大量基团，载药量很大，可以大大提高化疗药如阿霉素药效。详见Adv.Mater.2019,1904364.另外石墨烯量子点还可用于光热疗法和光动力疗法等治疗癌症的新方法。光热疗法是将石墨烯量子点和近红外光热剂结合，光热转换治疗癌症。光动力疗法是通过石墨烯量子点释放出原子氧杀死癌细胞。石墨烯量子点的应用领域之五是QLED量子点显示，电视产业从背投之争、等离子与液晶之争，再到如今的QLED与OLED两大阵营之争，QLED作比OLED更新的显示技术，在三星、TCL、海信、飞利浦等电视巨头的推动下，有赶超OLED的趋势。目前用于量子点电视的量子点是半导体量子点，怕水，含重金属镉有毒，成本高昂，石墨烯量子点一旦产业化后优势明显，市场潜力巨大。

发明内容

本发明的目的在于公布一种石墨烯量子点及制备方法，以解决现有技术石墨烯量子点的制备方法效率低下，通常需要几十个小时，产物复杂、分离困难、尺寸不均一、量子产率低等问题。为达到上述目的，本发明采用如下制备方法：

步骤一、刚果红水溶液的制备：将刚果红溶于去离子水中得到刚果红水溶液；

步骤二、活性氧化铝的制备：将氢氧化铝进行闪烧得到活性氧化铝；

步骤三、混合体的制备：将上述刚果红水溶液中加入一定量活性氧化铝并混匀，将上述混匀后的样品置于150℃的烘箱中烘干，得到混合体；

步骤四：石墨烯量子点水溶液的制备：将混合体置于马弗炉中于300℃～600℃空气气氛热催化合成，并将热催化合成后的混合体用水浸泡后，其浸出液即为石墨烯量子点水溶液；

步骤五：石墨烯量子点的制备：将上述石墨烯量子点水溶液经过冷冻干燥后得到石墨烯量子点。