一种以棉花为原料水热合成碳量子点的方法

摘要

本发明公开了一种基于棉花为原料水热合成碳量子点的方法。具体步骤为，称取一定量的棉花和酸性催化剂，加入适量水中，水热反应一段时间，反应产物通过过滤和透析，得到碳量子点。该碳源来源广泛，可大量制备，制备过程简单，是一种绿色合成碳量子点的方法。

权利要求

1.一种基于棉花为原料水热合成碳量子点的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将经过称重的棉花和酸性催化剂加入水中；

步骤二，将步骤一的混合物进行水热反应；

步骤三，将步骤二得到的产物利用纤维素过滤膜过滤，再用透析袋透析得到纯净的碳量子点；

其中，所述酸性催化剂包括对甲基苯磺酸、柠檬酸；其中，所述水热反应的温度为180～

200℃。

2.根据权利要求1所述的一种基于棉花为原料水热合成碳量子点的方法，其特征在于，所述棉花的质量为10mg～5g。

3.根据权利要求1所述的一种基于棉花为原料水热合成碳量子点的方法，其特征在于，所述酸性催化剂的质量为10mg～2g。

4.根据权利要求1所述的一种基于棉花为原料水热合成碳量子点的方法，其特征在于，所述水的体积为5～500mL。

5.根据权利要求1所述的一种基于棉花为原料水热合成碳量子点的方法，其特征在于，所述水热反应的时间为4～36h。

6.根据权利要求1所述的一种基于棉花为原料水热合成碳量子点的方法，其特征在于，所述纤维素过滤膜的孔径为100nm～1μm。

7.根据权利要求1所述的一种基于棉花为原料水热合成碳量子点的方法，其特征在于，所述透析袋的截留分子量为100～3000Da。

说明书

一种以棉花为原料水热合成碳量子点的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及纳米材料制备的技术领域，尤其涉及一种基于棉花为原料水热合成碳量子点的方法。

背景技术

[0002] 作为一种新颖的碳家族纳米材料，碳量子点具有优异的水溶性、生物相容性、抗光漂白性、可调的荧光性能，被广泛应用于生物成像、光催化、太阳能电池等领域。

[0003] 水热合成法由于反应产率高，合成的颗粒均匀，被广泛应用于碳量子点的合成。对于碳量子点的合成过程，当前的研究中多数方法需要严格的实验条件或者特殊的能源，导致成本高，获得的碳量子点产率也较低。

[0004] 经检索，公开号为CN103832993A的中国发明专利，公开了一种由碳水化合物制备发光碳点的方法：将不同摩尔比的碳水化合物与带有氨基的修饰剂混合，利用水热法，反应一定的时间后，过滤，调节pH至中性，透析提纯，除去多余的盐分，得到碳水化合物基发光碳点。采用本发明的方法制备发光碳量子点，使用碳水化合物为原料，原料易得，成本低，所得碳点量子产率高，制备工艺设备简易，在一般化学实验室均能完成，易于推广，但反应中的碳水化合物与带有氨基修饰剂的比例以及反应参数都有严格的控制。

[0005] 再如，公开号为CN102583307B的中国发明专利，公开了“一种鸡蛋中提取的碳量子点、制备方法及其应用”。其特征在于包括以下步骤：a、利用蛋清分离器将新鲜的蛋清和蛋黄完全分离，使用前置于冰箱中冷藏；b、将分离后的蛋清或蛋黄置于玻璃皿中，利用低温等离子体直接对其进行本体处理，得到黑色固体产物；c、将黑色固体产物分散于溶剂中，磁力搅拌后进行超声处理，使样品分散均匀；d、将所得的悬浊液离心除去沉淀，再用超滤膜对上清液进行分离，收集滤过液，干燥后得到荧光碳量子点。该发明采用鸡蛋为制备碳量子点的原料，来源方便，但是原料使用前需要冷藏，制备步骤较多，不适合规模化的生产。

[0006] 因此，本领域的技术人员致力于开发一种原料来源广泛、制备过程简单的方法，从而规模化制备碳量子点。

发明内容

[0007] 有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是为规模化制备碳量子点开发一种碳源来源广泛、制备过程简单的方法。

[0008] 为实现上述目的，本发明提供了一种以棉花为原料水热合成碳量子点的新方法。

[0009] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于棉花为原料水热合成碳量子点的方法，具体包括以下步骤：

[0010] 步骤一，将经过称重的棉花和酸催化剂加入水中；

[0011] 步骤二，将步骤一的混合物进行水热反应；

[0012] 步骤三，将步骤二得到的产物利用纤维素过滤膜过滤，再用透析袋透析得到纯净的碳量子点。

[0013] 所述步骤一中棉花的质量为10mg～5g，酸性催化剂为包括对甲基苯磺酸、柠檬酸、稀硫酸等酸性催化剂，酸性催化剂的质量为10mg～2g，水的量为5～500mL。

[0014] 所述步骤二中的水热的时间为4～36h，水热的温度为120～220℃。

[0015] 所述步骤三中的纤维素过滤膜的孔径为100nm～1μm，透析袋的截留分子量为100～3000Da。

[0016] 本发明具有如下技术效果：本发明使用的该方法中，碳源来源广泛，可大量制备，制备过程简单、快速，是一种绿色合成碳量子点的方法，并且适合规模化制备。

[0017] 以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

[0018] 图1是本发明的一个较佳实施例的棉花和对甲基苯磺酸生成碳量子点的紫外可见吸收光谱图；

[0019] 图2是本发明的一个较佳实施例的棉花和对甲基苯磺酸生成碳量子点的荧光光谱图；

[0020] 图3是本发明的合成示意图。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图对本发明的实施例做详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

[0022] 实施例1

[0023] 步骤1，取0.3g棉花和400mg对甲基苯磺酸，加入25ml水中；

[0024] 步骤2，200℃水热反应5h；

[0025] 步骤3，利用200μm纤维素过滤膜过滤，再用1000Da透析袋透析得到纯净的碳量子点。

[0026] 实施例2

[0027] 步骤1，取0.3g棉花和150mg对甲基苯磺酸，加入25ml水中；

[0028] 步骤2，200℃水热反应5h；

[0029] 步骤3，利用200μm纤维素过滤膜过滤，再用1000Da透析袋透析得到纯净的碳量子点。

[0030] 实施例3

[0031] 步骤1，取0.3g棉花和60mg对甲基苯磺酸，加入25ml水中；

[0032] 步骤2，200℃水热反应5h；

[0033] 步骤3，利用200μm纤维素过滤膜过滤，再用1000Da透析袋透析得到纯净的碳量子点。

[0034] 实施例4

[0035] 步骤1，取0.1g棉花和0.5g柠檬酸，加入10ml水中；

[0036] 步骤2，180℃水热反应10h；

[0037] 步骤3，利用200μm纤维素过滤膜过滤，再用1000Da透析袋透析得到纯净的碳量子点。

[0038] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。