石墨烯量子点的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种石墨烯量子点的制备方法，包括提供具有六方晶体结构、粒径为5nm～30nm的氧化锌作为种子晶核；将单层氧化石墨烯加入溶剂中，配制氧化石墨烯的分散液，加入具有六方晶体结构的氧化锌，然后加入稳定剂，分散均匀得到胶体溶液；将胶体溶液于160℃～300℃下进行水热反应0.5h～2h，得到含有石墨烯量子点的悬浊液；向含有石墨烯量子点的悬浊液中加入酸使含有石墨烯量子点的悬浊液变澄清，过滤，将滤液的pH值调节为7～8并搅拌，然后过滤，得到含有石墨烯量子点的溶液；及将含有石墨烯量子点的溶液进行萃取，然后蒸发除去萃取剂，得到石墨烯量子点的步骤。该方法工艺较为简单，能够制备尺寸分布较窄的石墨烯量子点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石墨烯量子点
，特别是涉及一种。
技术介绍
目前，在石墨烯量子点的研究中，主要采用的制备方法可以分成自上而下和自下而上的两种方法。自上而下的方法，即对石墨烯进行裂解得到石墨烯量子点，包括二次氧化法、电子束或离子束蚀刻法、水热裂解法或溶剂热裂解法以及对碳材料进行微观切割的方法；而自下而上的方法主要是从有机小分子出发的有机合成法。其中，自上而下的方法中始终存在着一个问题，就是没有办法控制石墨烯量子点的尺寸分布，而自下而上的方法又过于繁琐，不利于工业生产与扩大应用。石墨烯量子点的尺寸分布过广，会导致石墨烯量子点间存在各种非辐射跃迁从而降低能量，使得到的石墨烯量子点其量子产率低，且荧光波长变宽，失去其应用意义。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种工艺较为简单的，以制备尺寸分布较窄的石墨烯量子点。 一种，包括如下步骤: 提供具有六方晶体结构的氧化锌作为种子晶核，所述具有六方晶体结构的氧化锌的粒径为5nm?30nm ； 将单层氧化石墨烯加入溶剂中，配制氧化石墨烯的分散液，向所述氧化石墨烯的分散液中加入所述具有六方晶体结构的氧化锌，然后加入稳定剂，分散均匀得到胶体溶液； 将所述胶体溶液于160°C?300°C下进行水热反应0.5h?2h，得到含有石墨烯量子点的悬浊液； 向所述含有石墨烯量子点的悬浊液中加入酸使所述含有石墨烯量子点的悬浊液变澄清，将变澄清的所述含有石墨烯量子点的悬浊液进行过滤，取滤液，将所述滤液的PH值调节为7?8并搅拌，然后过滤，弃沉淀，得到含有石墨烯量子点的溶液 '及 将所述含有石墨烯量子点的溶液进行萃取，然后蒸发除去萃取剂，得到石墨烯量子点。 在其中一个实施例中，所述具有六方晶体结构的氧化锌按如下方法制备: 将锌盐溶于醇类溶剂中，于50°C?60°C水浴下加热0.5h?4h，然后加入保护剂，得到第一溶液； 配制氨水和乙醇的混合溶液，并加入氢氧化钠或氢氧化钾，得到第二溶液，其中，所述氢氧化钠或氢氧化钾在所述第二溶液中的浓度为0.lmg/L?0.5mg/L ； 将所述第一溶液和第二溶液混合，搅拌2h?3h，离心取沉淀，洗涤所述沉淀得到所述具有六方晶体结构的氧化锌。 在其中一个实施例中，所述第一溶液中，所述锌盐的质量百分比浓度为5%?25 %，所述保护剂的质量百分比浓度为 在其中一个实施例中，所述保护剂选自聚甲基吡咯烷酮、羟丙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、四丁基溴化铵及十八烷基三甲基溴化铵中的至少一种。 在其中一个实施例中，所述氨水和乙醇的体积比为1:5?8。 在其中一个实施例中，所述第一溶液和第二溶液的体积比为I?2:1。 在其中一个实施例中，所述氧化石墨烯的分散液中，所述单层氧化石墨烯的浓度为 2mg/mL ?10mg/mLo 在其中一个实施例中，所述稳定剂选自聚甲基吡咯烷酮、羟丙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、四丁基溴化铵及十八烷基三甲基溴化铵中的至少一种。 在其中一个实施例中，所述稳定剂在所述胶体溶液中的中的质量百分比浓度为0.1%?3%。 在其中一个实施例中，所述溶剂选自水、二甲氧基乙烷、质量百分比浓度为10%的聚乙烯醇的水溶液、丙三醇、三缩二乙二醇及N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。 上述使用具有六方晶体结构的氧化锌作为诱导石墨烯量子点生长的种子晶核，具有六方晶体结构的氧化锌与氧化石墨烯属于同种格子的晶体，且作为氧化物，氧化锌的暴露晶面上的氧原子能与氧化石墨烯上的羟基形成氢键而使氧化石墨烯被吸附在氧化锌的暴露晶面上，从而可以通过氧化锌作为种子晶核来诱导石墨烯量子点的生长并通过控制氧化锌的尺寸来间接控制吸附在氧化锌表面的氧化石墨烯的量和尺寸；并且，在随后的水热反应中，使氧化锌表面的氧化石墨烯保持吸附的同时被裂解，形成石墨烯量子点，也就间接的控制了石墨烯量子点的尺寸大小与分布情况，从而获得尺寸分布较窄的石墨烯量子点。 并且，上述相对于传统的自下而上的方法，工艺较为简单。 【附图说明】 图1为一实施方式的的流程图； 图2为实施例1的石墨烯量子点的原子力显微镜(AFM)图； 图3为实施例1的石墨烯量子点的另一原子力显微镜(AFM)图。 【具体实施方式】 为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。 请参阅图1，一实施方式的，包括如下步骤110至步骤150。 步骤110:提供具有六方晶体结构的氧化锌作为种子晶核，具有六方晶体结构的氧化锌的粒径为5nm?30nm。 具有TK方晶体结构的氧化锋的 和 晶面为暴露的晶面。石墨稀及氧化石墨烯较易生长于具有六方晶体结构的氧化锌的 和 晶面上。将具有六方晶体结构的氧化锌作为种子晶核来诱导石墨烯量子点生长，通过控制具有六方晶相结构的氧化锌的粒径能够间接控制石墨烯量子点的尺寸。 具有六方晶体结构的氧化锌的粒径为5nm?30nm。具有六方晶体结构的氧化锌为球形、六角形或棒状。当氧化锌为球形时，粒径为5nm?30nm是指氧化锌的直径为5nm?30nm ;当氧化锌为六角形时,粒径为5nm?30nm是指氧化锌的最远的两个角的距离为5nm?30nm ;当氧化锌为棒状时，粒径为5nm?30nm是指氧化锌的长度为5nm?30nm。 优选地，具有六方晶体结构的氧化锌按如下方法制备。如下制备具有六方晶体结构的氧化锌的方法包括步骤210至步骤230。 步骤210:将锌盐溶于醇类溶剂中，于50°C?60°C水浴下加热0.5h?4h，然后加入保护剂，得到第一溶液。 锌盐优选为醋酸锌(Zn(CH3COO)2)或氯化锌(ZnCl2)。 醇类溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、异戊醇、环己醇、乙二醇、丙三醇及己二醇中的至少一种。优选地，醇类溶剂选自乙醇、异丙醇及乙二醇中的至少一种。 保护剂的作用是促进锌盐的分散。保护剂选自聚甲基吡咯烷酮、羟丙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、四丁基溴化铵及十八烷基三甲基溴化铵中的至少一种。优选地，保护剂选自聚甲基吡咯烷酮、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素及四丁基溴化铵中的至少一种。 优选地，第一溶液中，锌盐的质量百分比浓度为5%?25%，保护剂的质量百分比浓度为0.2%?1%。 步骤220:配制氨水和乙醇的混合溶液，并加入氢氧化钠或氢氧化钾，得到第二溶液，其中，氢氧化钠或氢氧化钾在第二溶液中的浓度为0.lmg/L?0.5mg/L。 氨水和乙醇的混合溶液中，氨水和乙醇的体积比为1:5?8。其中，氨水的质量百分比浓度为25%?28%，乙醇为无水乙醇。 加入氢氧化钠或氢氧化钾以调节氨水和乙醇的混合溶液的pH值。优选地，氢氧化钠或氢氧化钾在氨水和乙醇的第二溶液中的浓度为0.lmg/mL?0.5mg/mL。 步骤230:将第一溶液和第二溶液混合，搅拌2h?3h，离心取沉淀，洗涤沉淀得到具有六方晶体结构的氧化锌。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供具有六方晶体结构的氧化锌作为种子晶核，所述具有六方晶体结构的氧化锌的粒径为5nm～30nm；将单层氧化石墨烯加入溶剂中，配制氧化石墨烯的分散液，向所述氧化石墨烯的分散液中加入所述具有六方晶体结构的氧化锌，然后加入稳定剂，分散均匀得到胶体溶液；将所述胶体溶液于160℃～300℃下进行水热反应0.5h～2h，得到含有石墨烯量子点的悬浊液；向所述含有石墨烯量子点的悬浊液中加入酸使所述含有石墨烯量子点的悬浊液变澄清，将变澄清的所述含有石墨烯量子点的悬浊液进行过滤，取滤液，将所述滤液的pH值调节为7～8并搅拌，然后过滤，弃沉淀，得到含有石墨烯量子点的溶液；及将所述含有石墨烯量子点的溶液进行萃取，然后蒸发除去萃取剂，得到石墨烯量子点。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 提供具有六方晶体结构的氧化锌作为种子晶核，所述具有六方晶体结构的氧化锌的粒径为5nm?30nm ； 将单层氧化石墨烯加入溶剂中，配制氧化石墨烯的分散液，向所述氧化石墨烯的分散液中加入所述具有六方晶体结构的氧化锌，然后加入稳定剂，分散均匀得到胶体溶液； 将所述胶体溶液于160°C?300°C下进行水热反应0.5h?2h，得到含有石墨烯量子点的悬浊液； 向所述含有石墨烯量子点的悬浊液中加入酸使所述含有石墨烯量子点的悬浊液变澄清，将变澄清的所述含有石墨烯量子点的悬浊液进行过滤，取滤液，将所述滤液的PH值调节为7?8并搅拌，然后过滤，弃沉淀，得到含有石墨烯量子点的溶液 '及 将所述含有石墨烯量子点的溶液进行萃取，然后蒸发除去萃取剂，得到石墨烯量子点。2.根据权利要求1所述的石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，所述具有六方晶体结构的氧化锌按如下方法制备: 将锌盐溶于醇类溶剂中，于50°C?60°C水浴下加热0.5h?4h，然后加入保护剂，得到第一溶液； 配制氨水和乙醇的混合溶液，并加入氢氧化钠或氢氧化钾，得到第二溶液，其中，所述氢氧化钠或氢氧化钾在所述第二溶液中的浓度为0.lmg/L?0.5mg/L ； 将所述第一溶液和第二溶液混合，搅拌2h?3h，离心取沉淀，洗涤所述沉淀得到所述具有六方晶体结构的氧化锌。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张麟德，张明东，
申请(专利权)人：深圳粤网节能技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44