本發(fā)明屬于量子點技術領域。具體涉及一種碳量子點及其制備方法。

背景技術：

碳量子點作為一種新型的碳納米材料，與各種金屬量子點類似，碳量子點在光照的情況下也可以發(fā)出明亮的光。因此，碳量子點在生物傳感器、醫(yī)學成像設備和微小的發(fā)光二極管等領域中有廣泛的應用前景。

高溫合成法是碳量子點制備的工藝之一，受到了廣泛的關注?！耙环N碳量子點的制備方法及其應用”(cn104592993b)專利技術，以大分子殼聚糖為原料，采用微波高溫法合成了碳量子點。但該方法在制備過程中需要采用微波加熱，對設備要求較高?！耙环N碳量子點的制備方法”(cn106276861a)專利技術，先以2,2-二甲基丙酸鈉改性水滑石，再經過高溫煅燒和酸洗等過程制得碳量子點。該方法存在煅燒溫度較高，且酸洗過程需要氮氣為保護氣等，故工藝復雜及成本高。

目前，碳量子點的制備大多存在有合成溫度高、工藝復雜和成本高等技術缺陷。

技術實現要素：

本發(fā)明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種工藝簡單、反應條件溫和生產成本低的碳量子點的制備方法；用該方法制備的碳量子點分散性好、形狀均一和粒徑小，具有較好的應用前景。

為實現上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案的步驟為∶

步驟一、按催化劑∶異丁烯-馬來酸酐共聚物的質量比為(0.00045~0.015)∶1，將所述催化劑和所述異丁烯-馬來酸酐共聚物混合，得到混合物，然后按所述混合物∶去離子水的質量比為1∶(8~12)，所述混合物和去離子水混合，磁力攪拌5~15min，制得混合溶液。

步驟二、將所述混合溶液置于烘箱中，在50~110℃條件下干燥6~8h，制得混合粉體。

步驟三、將所述混合粉體置于坩堝中，在氬氣氣氛和250~700℃條件下保溫0.5~3h，制得碳量子點前驅體。

步驟四、按所述碳量子點前驅體∶聚乙二醇∶去離子水的質量比為3∶(1~2)∶(8~12)，將所述碳量子點前驅體和所述聚乙二醇加入去離子水中，混合，離心，去除上清液，將沉淀物烘干，制得碳量子點。

所述催化劑為氯化錳或為硫酸錳，所述氯化錳和所述硫酸錳均為分析純。

所述異丁烯-馬來酸酐共聚物為工業(yè)純。

由于采用上述技術方案，本發(fā)明與現有技術相比具有以下的積極效果∶

1、本發(fā)明所采用的催化劑安全無毒；采用的異丁烯-馬來酸酐共聚物以碳、氫和氧為主，氮含量很低，對工作人員和環(huán)境危害較小。

2、本發(fā)明采用的催化劑和采用的異丁烯-馬來酸酐共聚物的質量比為(0.00045~0.015)∶1，催化劑用量少，生產成本低，適合工業(yè)化大規(guī)模生產。

3、本發(fā)明將催化劑與異丁烯-馬來酸酐共聚物加入到去離子水中，磁力攪拌，干燥，然后置于坩堝中，在氬氣氣氛和250~700℃條件下保溫，制得碳量子點前驅體；再將所述碳量子點前驅體和聚乙二醇于去離子水中混合，離心，去除上清液，將沉淀物烘干，制得碳量子點。故工藝簡單，反應條件溫和，對設備要求不高。

本發(fā)明采用催化法，所制備的碳量子點的分散性好、形狀均一、粒徑分布窄。

因此，本發(fā)明具有工藝簡單、反應條件溫和，對設備要求不高和生產成本低的特點；所制備的碳量子點分散性好、形狀均一和粒徑小，有較好的應用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所制備的一種碳量子點的tem圖；

圖2為圖1所示的碳量子點的高倍tem圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步描述，并非對其保護范圍的限制。

為避免重復，先將本具體實施方式所涉及的原料統(tǒng)一描述如下，實施例中不再贅述：

所述催化劑為分析純。

所述異丁烯-馬來酸酐共聚物為工業(yè)純。

實施例1

一種碳量子點及其制備方法。所述制備方法的步驟是：

步驟一、按催化劑∶異丁烯-馬來酸酐共聚物的質量比為(0.00045~0.0023)∶1，將所述催化劑和所述異丁烯-馬來酸酐共聚物混合，得到混合物，然后按所述混合物∶去離子水的質量比為1∶(8~12)，所述混合物和去離子水混合，磁力攪拌5~15min，制得混合溶液。

步驟二、將所述混合溶液置于烘箱中，在50~110℃條件下干燥6~8h，制得混合粉體。

步驟三、將所述混合粉體置于坩堝中，在氬氣氣氛和250~400℃條件下保溫2~3h，制得碳量子點前驅體。

步驟四、按所述碳量子點前驅體∶聚乙二醇∶去離子水的質量比為3∶(1.5~2)∶(8~12)，將所述碳量子點前驅體和所述聚乙二醇加入去離子水中，混合，離心，去除上清液，將沉淀物烘干，制得碳量子點。

所述催化劑為氯化錳。

實施例2

一種碳量子點及其制備方法。所述制備方法的步驟是：

步驟一、按催化劑∶異丁烯-馬來酸酐共聚物的質量比為(0.00045~0.00275)∶1，將所述催化劑和所述異丁烯-馬來酸酐共聚物混合，得到混合物，然后按所述混合物∶去離子水的質量比為1∶(8~12)，所述混合物和去離子水混合，磁力攪拌5~15min，制得混合溶液。

步驟二、將所述混合溶液置于烘箱中，在50~110℃條件下干燥6~8h，制得混合粉體。

步驟三、將所述混合粉體置于坩堝中，在氬氣氣氛和250~400℃條件下保溫2~3h，制得碳量子點前驅體。

步驟四、按所述碳量子點前驅體∶聚乙二醇∶去離子水的質量比為3∶(1.5~2)∶(8~12)，將所述碳量子點前驅體和所述聚乙二醇加入去離子水中，混合，離心，去除上清液，將沉淀物烘干，制得碳量子點。

所述催化劑為硫酸錳。

實施例3

一種碳量子點及其制備方法。所述制備方法的步驟是：

步驟一、按催化劑∶異丁烯-馬來酸酐共聚物的質量比為(0.0023~0.007)∶1，將所述催化劑和所述異丁烯-馬來酸酐共聚物混合，得到混合物，然后按所述混合物∶去離子水的質量比為1∶(8~12)，所述混合物和去離子水混合，磁力攪拌5~15min，制得混合溶液。

步驟二、將所述混合溶液置于烘箱中，在50~110℃條件下干燥6~8h，制得混合粉體。

步驟三、將所述混合粉體置于坩堝中，在氬氣氣氛和400~550℃條件下保溫1~2h，制得碳量子點前驅體。

步驟四、按所述碳量子點前驅體∶聚乙二醇∶去離子水的質量比為3∶(1.3~1.8)∶(8~12)，將所述碳量子點前驅體和所述聚乙二醇加入去離子水中，混合，離心，去除上清液，將沉淀物烘干，制得碳量子點。

所述催化劑為氯化錳。

實施例4

一種碳量子點及其制備方法。所述制備方法的步驟是：

步驟一、按催化劑∶異丁烯-馬來酸酐共聚物的質量比為(0.00275~0.008)∶1，將所述催化劑和所述異丁烯-馬來酸酐共聚物混合，得到混合物，然后按所述混合物∶去離子水的質量比為1∶(8~12)，所述混合物和去離子水混合，磁力攪拌5~15min，制得混合溶液。

步驟二、將所述混合溶液置于烘箱中，在50~110℃條件下干燥6~8h，制得混合粉體。

步驟三、將所述混合粉體置于坩堝中，在氬氣氣氛和400~550℃條件下保溫1~2h，制得碳量子點前驅體。

步驟四、按所述碳量子點前驅體∶聚乙二醇∶去離子水的質量比為3∶(1.3~1.8)∶(8~12)，將所述碳量子點前驅體和所述聚乙二醇加入去離子水中，混合，離心，去除上清液，將沉淀物烘干，制得碳量子點。

所述催化劑為硫酸錳。

實施例5

一種碳量子點及其制備方法。所述制備方法的步驟是：

步驟一、按催化劑∶異丁烯-馬來酸酐共聚物的質量比為(0.007~0.0115)∶1，將所述催化劑和所述異丁烯-馬來酸酐共聚物混合，得到混合物，然后按所述混合物∶去離子水的質量比為1∶(8~12)，所述混合物和去離子水混合，磁力攪拌5~15min，制得混合溶液。

步驟二、將所述混合溶液置于烘箱中，在50~110℃條件下干燥6~8h，制得混合粉體。

步驟三、將所述混合粉體置于坩堝中，在氬氣氣氛和550~700℃條件下保溫0.5~1.5h，制得碳量子點前驅體。

步驟四、按所述碳量子點前驅體∶聚乙二醇∶去離子水的質量比為3∶(1~1.5)∶(8~12)，將所述碳量子點前驅體和所述聚乙二醇加入去離子水中，混合，離心，去除上清液，將沉淀物烘干，制得碳量子點。

所述催化劑為氯化錳。

實施例6

一種碳量子點及其制備方法。所述制備方法的步驟是：

步驟一、按催化劑∶異丁烯-馬來酸酐共聚物的質量比為(0.008~0.015)∶1，將所述催化劑和所述異丁烯-馬來酸酐共聚物混合，得到混合物，然后按所述混合物∶去離子水的質量比為1∶(8~12)，所述混合物和去離子水混合，磁力攪拌5~15min，制得混合溶液。

步驟二、將所述混合溶液置于烘箱中，在50~110℃條件下干燥6~8h，制得混合粉體。

步驟三、將所述混合粉體置于坩堝中，在氬氣氣氛和550~700℃條件下保溫0.5~1.5h，制得碳量子點前驅體。

步驟四、按所述碳量子點前驅體∶聚乙二醇∶去離子水的質量比為3∶(1~1.5)∶(8~12)，將所述碳量子點前驅體和所述聚乙二醇加入去離子水中，混合，離心，去除上清液，將沉淀物烘干，制得碳量子點。

所述催化劑為硫酸錳。

本具體實施方式與現有技術相比具有以下的積極效果∶

1、本具體實施方式所采用的催化劑安全無毒；采用的異丁烯-馬來酸酐共聚物以碳、氫和氧為主，氮含量很低，對工作人員和環(huán)境危害較小。

2、本具體實施方式采用的催化劑和采用的異丁烯-馬來酸酐共聚物的質量比為(0.00045~0.015)∶1，催化劑用量少，生產成本低，適合工業(yè)化大規(guī)模生產。

3、本具體實施方式將催化劑與異丁烯-馬來酸酐共聚物加入到去離子水中，磁力攪拌，干燥，然后置于坩堝中，在氬氣氣氛和250~700℃條件下保溫，制得碳量子點前驅體；再將所述碳量子點前驅體和聚乙二醇于去離子水中混合，離心，去除上清液，將沉淀物烘干，制得碳量子點。故工藝簡單，反應條件溫和，對設備要求不高。

本具體實施方式采用催化法制備的碳量子點如圖1和圖2所示，圖1為本實施例3所制備的一種碳量子點的tem圖，圖2為圖1所示碳量子點的高倍tem圖。從圖1和圖2可以看出采用該方法所制備的碳量子點直徑約為2nm，且分散性好、形狀均一和粒徑小。

因此，本具體實施方式具有工藝簡單、反應條件溫和、對設備要求不高和生產成本低的特點；所制備的碳量子點分散性好、形狀均一和粒徑小，有較好的應用前景。