组合物及其应用、石墨烯量子点及其制备方法和应用与流程

本发明新材料领域，具体涉及一种组合物及其应用、石墨烯量子点及其制备方法和应用。

背景技术：

1、石墨烯量子点在透射电镜下呈现点状，粒径小于10nm的离散准球形碳纳米颗粒，属于零维材料，与片层石墨烯二维材料形状不一样。由于石墨烯量子点具有独特的π-π共轭体系和高的比表面积，同时具有优异的光性能、量子尺寸效应以及边界效应，与常规有机荧光团相比，石墨烯量子点具有出色的光稳定性，石墨烯量子点边缘与石墨烯拥有相同的羧酸、羟基官能团，使其具有比石墨烯更好的水溶性，也更方便引入其他丰富的表面官能团，易于功能化，做成功能化石墨烯量子点。

2、石墨烯量子点能带更宽，除了具有石墨烯优异的性能之外，还具有优异的光学性能、良好的生物相容性、较强的化学惰性、高抗光漂白性、易改性和优异的电子性能等优点，广泛应用于生物检测、生物成像、传感、光催化、重金属探针检测、药物负载等方面。

3、石墨烯量子点表面基团对不同离子的亲和性不同，通过不同机理作用过程导致其光致发光的淬灭现象，并且石墨烯量子点因其表面基团对不同离子的结合能力的不同，导致检测具有一定的选择性、检出限、灵敏度、抗干扰性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的石墨烯量子点发光强度低、稳定性差的问题，提供一种组合物及其应用、石墨烯量子点及其制备方法和应用，通过该组合物制备得到的石墨烯量子点具有发光强度高、稳定性好的特点。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种原料组合物，其特征在于，该组合物以质量百分比计包括：1-3wt％有机碳源，0.3-0.8wt％有机氮源，96-97.9wt％水，0.8-1.1wt％氢氧化钠。

3、在一些实施例中，所述组合物中有机碳源与有机氮源的质量比为1:0.15-1:0.4。

4、在一些实施例中，所述有机碳源选自有机酸和/或糖类，更优选为有机酸。

5、在一些实施例中，所述有机酸为柠檬酸；和/或所述糖类为葡萄糖。

6、在一些实施例中，所述有机氮源选自尿素和/或氨水，更优选为尿素。

7、本发明第二方面提供一种第一方面所述的组合物在石墨烯量子点制备中的应用。

8、本发明第三方面提供一种石墨烯量子点的制备方法，使用第一方面所述的组合物，该方法包括：

9、a、将有机碳源和有机氮源溶解于水中，水热反应得到反应液；

10、b、在反应液中加入氢氧化钠水溶液，得到混合液；

11、c、将混合液进行透析、干燥。

12、在一些实施例中，步骤a中所述水热反应的条件包括：反应温度为150-210℃，反应时间为5-8h。

13、在一些实施例中，步骤b中在反应液中加入氢氧化钠溶液至ph为6.5-7.5。

14、在一些实施例中，所述氢氧化钠溶液的浓度为9-11mg/ml。

15、在一些实施例中，步骤c中所述透析的条件包括：透析袋规格为2000-6000da，换水频率为每4-10h换一次，透析时间为2-4天。

16、在一些实施例中，步骤c中所述干燥的条件包括：干燥温度为-55℃～-70℃，干燥时间为18-28h。

17、本发明第四方面提供一种第三方面所述的方法制备得到的石墨烯量子点，所述石墨烯量子点的红外光谱图中，在762cm-1、2926cm-1和2855cm-1处存在吸收峰。

18、本发明第五方面提供一种第四方面所述的石墨烯量子点在重金属探针检测中的应用。

19、在一些实施例中，所述重金属为铁。

20、通过上述技术方案，本发明具有如下优势：

21、使用本发明原料组合物制备石墨烯量子点，能够有效的调节其电子特征、表面和局部化学性质，可以为石墨烯量子点提供更多的活性位点，提高石墨烯量子点在适宜的紫外光照射下的发光强度、稳定性、荧光量子产率，使得石墨烯量子点具有检测选择性高、检出限低、灵敏度高、抗干扰性能好的优点。

技术特征：

1.一种组合物，其特征在于，该组合物以质量百分比计包括：1-3wt％有机碳源，0.3-0.8wt％有机氮源，96-97.9wt％水，0.8-1.1wt％氢氧化钠。

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物中有机碳源与有机氮源的质量比为1:0.15-1:0.4。

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述有机碳源选自有机酸和/或糖类，优选为有机酸；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物，其特征在于，所述有机氮源选自尿素和/或氨水，优选为尿素。

5.权利要求1-4中任意一项所述的组合物在石墨烯量子点制备中的应用。

6.一种石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，使用权利要求1-4中任意一项所述的组合物，该方法包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，

8.权利要求6或7所述的制备方法制备得到的石墨烯量子点，其特征在于，该石墨烯量子点的红外光谱图中，在762cm-1、2926cm-1和2855cm-1处存在吸收峰。

9.权利要求8所述的石墨烯量子点在重金属探针检测中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述重金属为铁。

技术总结
本发明涉及一种原料组合物和石墨烯量子点的制备方法及其应用，该组合物以质量百分比计包括：1‑3wt％有机碳源，0.3‑0.8wt％有机氮源，96‑97.9wt％水，0.8‑1.1wt％氢氧化钠。使用本发明前述组合物制备石墨烯量子点，能够有效的调节其电子特征、表面和局部化学性质，可以为石墨烯量子点提供更多的活性位点，提高荧光量子产率，具有检测选择性高、检出限低、灵敏度高、抗干扰性能好的优点。

技术研发人员：肖倩,孙金梅,翟虎,宋亚滨
受保护的技术使用者：北京旭碳新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29