[发明专利]一种板栗皮制备氮硫掺杂碳点的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料科学领域，具体涉及通过高温热解法，由废料板栗皮和硫脲制备荧光碳点的方法，制备的荧光碳点荧光强度高，可以应用于荧光成像及荧光染色领域。

背景技术

碳量子点是继碳纳米管、碳纳米棒、金刚石、富勒烯等碳家族成员后，发现的具有优良性能的碳纳米材料。荧光碳点具有荧光性质稳定、无毒、制备方法简单、成本低、生物相容性好等优点，在生物分析、光催化及光学器件等领域得到了越来越广泛的关注，有望成为新一代取代有机荧光试剂及无机重金属纳米材料的荧光材料。

目前，荧光碳点的合成主要采用水热法和微波法。水热法主要受到反应产率低的限制，微波法只能针对比较特殊的反应物，天然物质碳源一般用微波法制备困难。高温热解法由于简单方便，一般碳源不受方法的限制，因此也是一种常用的碳点制备方法。采用天然物质作为碳源既天然环保无毒，成本又低，其中利用生活中的废料来制备碳点是一个新的亮点，对于当今环境保护，既可以解决废物处理问题，也可以充分利用废物，发挥废物的最大价值。Vidhi等将荔枝皮水热合成制备碳点，方法简单绿色无毒，实现了废物利用(Green synthesis of fluorescent carbon nanoparticles from Lychee(Litchi chinensis)plant.Vidhi Chaudhary,Anil Kumar Bhowmick.Korean J.Chem.Eng.,2015,32(8),1707-1711)。文献中也有报道用橘子皮和柚子皮制备碳点的方法，但用板栗皮制备碳点的方法还未见报道。本发明专利以板栗皮为原料经过高温热解法制备碳点。板栗皮是板栗果肉的外皮，很多果仁剥皮工厂将其作为废料大量扔弃，既浪费材料又对环境造成污染。如果将回收的板栗皮作为碳源，既可以保证以天然产物为原料安全无毒的特点，也可以解决废物利用的问题。且合成方法绿色环保，后续纯化处理简单，荧光稳定不容易降解，在荧光成像、荧光传感器方面具有潜在的应用价值。

发明内容

本发明的目的是针对目前碳点制备成本高、后处理繁琐的问题，利用人们生活中产生的废物板栗皮作为碳源，经过高温热解反应，经过简单的乙醇和水萃取洗涤，微孔滤膜过滤除去大颗粒杂质，得到荧光性能稳定碳点。

1.一种板栗皮制备氮硫掺杂碳点的方法，其特征是：将板栗皮作为碳源，经过粉碎后与硫脲掺杂进行高温热解反应，得到高荧光强度的氮硫元素的纳米碳点。制备的碳点成本低，可以实现废物利用，可用于荧光成像等领域。所述方法包括以下步骤：

(1)将板栗皮用高速搅拌机粉碎成超细粉末；

(2)将粉碎好的超细粉末与硫脲加入到马弗炉中，高温加热350-460℃反应1-5小时；

(3)冷却到室温后将其研磨成粉末，用无水乙醇萃取，过滤得到棕黄色液体；

(4)将得到的棕黄色液体蒸去溶剂，得到的粉末在用去离子水溶解后，经过0.22um的微孔滤膜过滤，即可得到碳点溶液。

2.如权利要求1所述的一种板栗皮制备氮硫掺杂碳点的方法，其特征是：步骤(1)中所述板栗皮为板栗果肉的外皮，经过废物回收可得。

3.如权利要求1所述的一种板栗皮制备氮硫掺杂碳点的方法，其特征是：步骤(2)中所述马弗炉加热温度在350-460℃之间，加热时间在1-5小时之间。

4.如权利要求1所述的一种板栗皮制备氮硫掺杂碳点的方法，其特征是：步骤(3)中所述过滤为0.22um的微孔滤膜过滤，除去大颗粒的杂质。

5.一种板栗皮制备氮硫掺杂碳点的方法，其特征是：步骤(4)中所述加热蒸馏温度在60℃以下，采用减压旋转蒸发方法。萃取洗涤步骤(3)和步骤(4)可以重复操作，以获得纯净的碳点产品。

6.如权利要求1所述的一种板栗皮制备氮硫掺杂碳点的方法，其特征是：制备的碳点具有高亮度荧光发光性质，可以应用于荧光成像等领域。

本发明的优点在于板栗皮为生活废料，如果能充分回收利用，其在生物荧光成像方面具有潜在的应用价值。且制备方法及后续纯化处理简单、成本低，是一种简易制备安全无毒荧光试剂的方法。

具体实施方式

以下实施方式具体进一步阐明发明的内容，但并不局限于这些实施例。

荧光碳点的制备：

实施例1

(1)将板栗皮清洗、干燥后用高速搅拌机粉碎成超细粉末；

(2)称取5克板栗皮超细粉末和0.5克硫脲加入到马弗炉中，加热到400℃反应1小时；