專利名稱：：一種制備石墨烯量子點的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于精細化工
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種制備石墨烯量子點的方法。這種方法可以簡單的制備具有穩(wěn)定熒光的石墨烯量子點，因而在很多領(lǐng)域如光電材料，傳感器件，生物監(jiān)測等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。這種方法成本低廉易得，操作簡單方便，制備過程容易控制，重現(xiàn)性好，而且制備過程非常環(huán)保，沒有污染，具有十分重要的應(yīng)用價值。
背景技術(shù)：
：2005年，Stankovich等人把石墨深度氧化得到氧化石墨，然后把氧化石墨在水中進行超聲處理，得到厚度約為Inm的單層氧化石墨片(Stankovichetal.,Stableaqueousdispersionsofgraphiticnanoplateletsviathereductionofexfoliatedgraphiteoxideinthepresenceofpoly(sodium4-styrenesulfonate).JournalofMaterialsChemistry,16:155),這就是氧化石墨烯。熒光量子點代表著一類新興的具有小的尺寸(一般小于IOnm)的離散的納米材料，它的這種小的尺寸賦予了它強的尺寸限制效應(yīng)和邊緣效應(yīng)，從而產(chǎn)生了較強的熒光，在太陽能電池、激光、生物傳感器等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。最早的量子點一般由一些過渡金屬組成，如鎘、硒、碲等，這些過渡金屬具有一定的毒性，同時他們的合成工藝也相對復(fù)雜，這些缺陷也限制了量子點的應(yīng)用。因而，使用簡單環(huán)保的方法合成性能可控的量子點吸引了眾多研究者的關(guān)注，特別是以碳和硅為基礎(chǔ)的量子點。2010年.DengyuPan等人利用氧化石墨烯通過復(fù)雜的還原氧化過程后，在水熱條件下反應(yīng)8h后，制備了具有強的突光性質(zhì)的石墨烯量子點(HydrothermalRouteforCuttingGrapheneSheetsintoBlue-LuminescentGrapheneQuantumDots.AdvancedMaterials.AdvancedMaterials22,734)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種制備石墨烯量子點的方法。本發(fā)明提出一種簡單、方便、環(huán)境友好的水熱鈍化的方法。這種方法通過添加少量的胺類鈍化劑在水熱的條件下來對氧化石墨烯進行鈍化，從而得到具有特殊的熒光性質(zhì)的石墨烯量子點。本發(fā)明的方法即利用鈍化劑在水熱條件下與氧化石墨烯表面的羧基、羥基等導(dǎo)致熒光猝滅的官能團進行反應(yīng)，同時小片的氧化程度高的石墨烯從大片的氧化石墨烯上剝離開來，在水溶液中自組裝，形成小的石墨烯量子點，從而發(fā)出強的熒光。本發(fā)明的方法具體操作十分簡單只需將分散的氧化石墨烯懸浮液置于水熱反應(yīng)釜中，加入胺類鈍化劑，升溫反應(yīng)幾個小時后，冷卻至室溫，再進行過濾，其清液即為具有熒光性質(zhì)的石墨烯量子點的懸浮液。水熱反應(yīng)的裝置在可以使用目前已經(jīng)商品化的水熱反應(yīng)釜或與此類似的設(shè)備。這個操作方法簡單不污染環(huán)境，在許多領(lǐng)域都有應(yīng)用。本發(fā)明中，使用的氧化石墨烯懸浮液的濃度在0.5mg/ml到6mg/ml之間。本發(fā)明中，反應(yīng)的溫度控制在150250°C，反應(yīng)時間在30min12h。本發(fā)明中，胺類鈍化劑主要是指能在水熱反應(yīng)條件下與石墨烯表面的羧基官能團進行酰胺化反應(yīng)的的氨和有機胺，以及能在水熱反應(yīng)條件下生成這些胺的物質(zhì)，包括氨水(NH3.H2。)、苯胺、聚乙烯亞胺(PEI)、三乙胺((C2H5)3N)、氯化銨(NH3Cl)或N、N_二甲基甲酰胺(DMF)等。本發(fā)明中所提到的胺類鈍化劑的量為氧化石墨烯用量的1%到10%之間。通過本發(fā)明制備的石墨烯量子點直接分散在水中，可以直接使用，也可以通過冷凍干燥等方法將其分離成固體之后使用，可廣泛的應(yīng)用于制備復(fù)合材料、光15h之間。電器件、激光材料以及生物傳感器等。本發(fā)明對于石墨烯量子點的實際應(yīng)用具有一定的價值。圖I:實例一的氨鈍化的石墨烯量子點在320nm的熒光發(fā)射譜圖。圖2:實例一的氨鈍化的石墨烯量子點在410nm的熒光激發(fā)譜圖。圖3:實例一的氨鈍化的石墨烯量子點的紫外-可見光吸收光譜圖。圖4:石墨烯量子點水分散液直接滴在銅網(wǎng)上，進行TEM觀察得到的形貌圖。圖5:石墨烯量子點的粒徑分布圖(平均直徑3.45nm)。圖6:石墨烯量子點溶液自然光下的外觀圖。圖7:石墨烯量子點溶液在紫外光下的外觀圖。具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明所述技術(shù)方案選取具體實施例進行說明如下實施例I:將IOOmg的氧化石墨烯分散在25ml的水中，加入Iml的濃氨水，將混合液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，升溫至200°C反應(yīng)5h，冷卻至室溫。將得到的上層清夜分離，即得到石墨烯量子點的水分散液，在紫外光下顯示出強的藍綠色熒光。反應(yīng)制得的氨水鈍化的石墨烯量子點的最大發(fā)射波長在320nm，最大激發(fā)波長在410nmo實施例2將IOOmg的氧化石墨烯分散在25ml的水中，加入IOmg的聚乙烯亞胺(PEI)，將混合液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，升溫至180°C反應(yīng)3h，冷卻至室溫。將得到的清夜分離，即得到石墨烯量子點的水分散液，在紫外光下顯示出強的藍色熒光。反應(yīng)制得的聚乙烯亞胺石墨烯量子點的最大發(fā)射波長在319nm，最大激發(fā)波長在385nm。實施例3將IOOmg的氧化石墨烯分散在25ml的水中，加入0.Ig的氯化銨，將混合液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，升溫至220°C反應(yīng)8h，冷卻至室溫。將得到的清夜分離，即得到石墨烯量子點的水分散液，在紫外光下顯示出強的藍綠色熒光。反應(yīng)制得的氯化銨鈍化的石墨烯量子點與氨水鈍化的量子點性質(zhì)相似，最大發(fā)射波長在325nm,最大激發(fā)波長在425nm。實施例4:將IOOmg的氧化石墨烯分散在25ml的水中，加入Iml的N、N_二甲基甲酰胺(DMF)，將混合液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜中，升溫至200°C反應(yīng)8h，冷卻至室溫。將得到的清夜分離，即得到石墨烯量子點的水分散液，在紫外光下顯示出強的藍綠色熒光。反應(yīng)制得的石墨烯量子點的最大發(fā)射波長在320nm，最大激發(fā)波長在450nm。權(quán)利要求1.一種制備石墨烯量子點的方法，其特征在于將分散在水中的氧化石墨烯，通過加入胺類鈍化劑，在水熱反應(yīng)過程中和氧化石墨烯上的羧基和羥基官能團反應(yīng)，從而對氧化石墨烯進行鈍化，最終得到具有較高的量子產(chǎn)率的石墨烯量子點。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石墨烯量子點的制備方法，其特征在于其具體步驟為首先配置氧化石墨烯的懸浮液，在其中加入胺類鈍化劑，將混合溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中高溫反應(yīng)幾個小時，然后水冷或者自然冷卻至室溫，然后分離上層清液所得到的即為石墨烯量子點的水溶液。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯量子點的制備方法，其特征在于所述的石墨烯懸浮液處于任何的PH條件下，不論是在酸性還是在堿性，也可以是經(jīng)過其他處理的石墨烯懸浮液。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯量子點的制備方法，其特征在于所述的石墨烯懸浮液的濃度在0.5mg/ml到6mg/ml之間。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯量子點的制備方法，其特征在于所述的胺類鈍化劑指能在水熱反應(yīng)條件下與石墨烯表面的羧基官能團進行酰胺化反應(yīng)的的氨和有機胺，以及能在水熱反應(yīng)條件下生成這些胺的物質(zhì)。6.根據(jù)權(quán)力要求5所述的胺類鈍化劑，其特征在于胺類鈍化劑具體為氨水、苯胺、聚乙烯亞胺、三乙胺、氯化銨或N、N-二甲基甲酰胺。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯量子點的制備方法，其特征在于所述的胺類鈍化劑加入量為氧化石墨烯用量的1%到10%之間。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨烯量子點的制備方法，其特征在于所述的水熱反應(yīng)是在150°C到250°C之間的進行水熱處理30min12h。9.一種根據(jù)權(quán)利要求I所述的石墨烯量子點在制備復(fù)合材料，光電材料，生物傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用。全文摘要本發(fā)明涉及一種制備石墨烯量子點的方法。這種方法的主要特征在于在分散在水中的氧化石墨烯的懸浮液中加入胺類鈍化劑，然后再進行水熱鈍化處理，得到具有較高的量子產(chǎn)率的的石墨烯量子點。這種方法操作非常簡便，對環(huán)境友好，所得的量子點量子產(chǎn)率高，性質(zhì)容易通過改變鈍化劑的種類來進行調(diào)控，具有大規(guī)模制備潛力，具有廣闊的應(yīng)用前景。文檔編號C01B31/04GK102616774SQ201210106750公開日2012年8月1日申請日期2012年4月12日優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日發(fā)明者馮嘉春,張澤匯,武培怡申請人:復(fù)旦大學(xué)