【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光功能材料，特别是涉及镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点及其制备与应用。
技术介绍
1、碳量子点(carbon quantum dots,cqds)是一类由内部碳核和丰富的表面官能团(表面官能团包括羟基、羧基、氨基等)组成的新型纳米材料，具有小于10纳米的尺寸和独特的光学、电学及化学性质。它们于2004年首次被发现后，便凭借优秀的光学性质、高水溶性、低毒性、良好的生物相容性和多功能化能力，成为传统量子点(如半导体量子点)的绿色替代品。尤其是cqds具有优异的荧光特性，包括高荧光量子产率、宽吸收范围和荧光可调节性，吸引国内外的研究人员针对cods在发光材料、荧光传感和药物递送示踪的研究上做出了许多不同尝试。
2、例如，上海大学吴明红教授团队开发了一种全色荧光碳量子点。这些cqds表现出高荧光量子产率、出色的光学可调性和稳定性。他们将这种cqds用于制作全色发光膜和高显色指数的白光发光二极管；tao等从天然木质纤维素中提取生物质衍生的cqds，选择聚乙烯醇作为聚合物基材，制备了具有强氢键相互作用的复合膜。这种复合荧光膜的荧光强度随ph刺激而变化，用于实时传感和检测人体汗液在运动过程中的ph变化。domena等成功开发了一种长波长红色荧光的cqds，该cqds具有低毒性，并且对胶质母细胞瘤干细胞表现出出色的红色荧光成像能力。在斑马鱼模型中，这些长波长红色荧光cqds甚至能够穿越血脑屏障。franco等人则利用哥伦比亚本地天然水果原料合成出cqds，并且在油田现场评估其在砂岩层中井间连通示踪性能。其良好的示踪效
3、综上所述性能各异cqds在众多领域中得到了广泛应用，展现出巨大应用潜力的同时，其在合成、性能和大规模应用等方面仍存在如下缺陷：1)荧光量子产率仍然普遍低于传统的量子点材料(如cdse、pbs等)，通常在10％-20％之间；2)cqds的荧光性能容易受到紫外光、热、压力和ph值等环境因素的影响，荧光强度可能随时间发生衰减；3)高性能cqds的制备成本较高，制备过程中对前驱体纯度要求较高，缺乏适合大规模生产的低成本技术。因此开发一种制备成本低廉，且具有极端条件下(高温)良好光稳定性的高荧光量子产率cqds对于其实际应用性能的优化与领域的拓展具有重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点。
2、本专利技术的另一目的在于提供上述镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点的制备方法。
3、本专利技术的另一目的在于提供上述镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点的应用。
4、为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
5、一种镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点，所述镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点以镁铝水滑石(layered double hydroxides，mg/al-ldhs)为主体结构，依次将板栗壳碳基提取物以及二乙烯三胺(diethylenetriamine，deta)插入至主体结构的层间，所述二乙烯三胺与板栗壳碳基提取物进行水热反应，以在镁铝水滑石的层间原位合成氮掺杂板栗壳荧光碳点。
6、本专利技术的另一方面，还包括所述的镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点的制备方法，包括以下步骤：
7、步骤1，板栗壳碳基提取物的制备：将板栗壳预处理后加入去离子水中分散均匀，再与氢氧化钠水溶液混合，进行加热反应，过滤后，得到板栗壳碳基提取物；
8、步骤2，板栗壳碳基提取物插层镁铝水滑石的制备：将硝酸镁和硝酸铝加入去离子水中搅拌均匀，形成a溶液，步骤1获得的板栗壳碳基提取物与去离子水混合均匀，形成b溶液；在30-50℃下，搅拌过程中，将a溶液逐渐滴加到b溶液中混合均匀后，再逐渐滴加氢氧化钠水溶液，直至ph值为10-11，过滤，洗涤，得到板栗壳碳基提取物插层镁铝水滑石；
9、步骤3，镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点的合成：将步骤2得到的板栗壳碳基提取物插层镁铝水滑石加入水中超声分散，得到分散溶液，将分散溶液与二乙烯三胺均匀混合后，进行水热反应，将反应得到的溶液离心，去除上清液后，用水反复洗涤过滤，真空干燥，得到镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点。
10、在上述技术方案中，所述步骤1中，所述板栗壳预处理为将板栗壳破碎并采用100-400目筛进行筛分。
11、在上述技术方案中，所述步骤1中，所述预处理后的板栗壳与去离子水的质量比为(0.3-0.5)：(30-60)。
12、在上述技术方案中，所述步骤1中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为1-3mol/l，优选地，所述氢氧化钠溶液的浓度为2mol/l。
13、在上述技术方案中，所述步骤1中，所述加热反应的温度为100-120℃，时间为1-2h。
14、在上述技术方案中，所述步骤2中，所述硝酸镁和硝酸铝的摩尔比为(3-2)：1。
15、在上述技术方案中，所述步骤2中，所述板栗壳碳基提取物与去离子水的体积比为(20-50)：60。
16、在上述技术方案中，所述步骤3中，所述板栗壳碳基提取物插层镁铝水滑石的质量和水的体积比为(2-5)：50，所述质量的单位为g，体积的单位为ml。
17、在上述技术方案中，所述步骤3中，所述二乙烯三胺的体积为0.1-0.5ml。
18、在上述技术方案中，所述步骤3中，在反复洗涤过滤的过程中，需要测定滤液的荧光强度，直至滤液荧光消失，洗涤过滤结束。
19、在上述技术方案中，所述步骤3中，所述水热反应的温度为100-150℃，水热反应的时间为6-10h。
20、本专利技术的另一方面，还包括所述的镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点在发光材料、荧光传感、药物递送和油气田油水产量的示踪检测中的应用。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
22、本专利技术的镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点具有较强的荧光量子产率，其荧光量子产率高达35％；经荧光耐温性能测试(100-200℃)，基于镁铝水滑石层间原位制备的氮掺杂板栗壳碳量子点的荧光性能具有较强的耐温性。选择板栗壳作为碳点的天然源碳基制备原料降低总体制备成本。
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1.一种镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点，其特征在于，所述镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点以镁铝水滑石为主体结构，依次将板栗壳碳基提取物以及二乙烯三胺插入至主体结构的层间后，所述二乙烯三胺与板栗壳碳基提取物进行水热反应，以在镁铝水滑石的层间原位合成氮掺杂板栗壳荧光碳点。
2.如权利要求1所述的镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述板栗壳预处理为将板栗壳破碎并采用100-400目筛进行筛分，所述预处理后的板栗壳与水的质量比为(0.3-0.5)：(30-60)。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为1-3mol/L，优选地，所述氢氧化钠水溶液的浓度为2mol/L。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述加热反应的温度为100-120℃，时间为1-2h。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，所述硝酸镁和硝酸铝的摩尔比为(3-2
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，所述板栗壳碳基提取物插层镁铝水滑石的质量和水的体积比为(2-5)：50，所述质量的单位为g，体积的单位为ml；所述二乙烯三胺的体积为0.1-0.5ml。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，在反复洗涤过滤的过程中，需要测定滤液的荧光强度，直至滤液荧光消失，洗涤过滤结束。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1、步骤2和步骤3中，所述水均为去离子水。
10.如权利要求1所述的镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点在发光材料、荧光传感、药物递送和油气田油水产量的示踪检测中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点，其特征在于，所述镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点以镁铝水滑石为主体结构，依次将板栗壳碳基提取物以及二乙烯三胺插入至主体结构的层间后，所述二乙烯三胺与板栗壳碳基提取物进行水热反应，以在镁铝水滑石的层间原位合成氮掺杂板栗壳荧光碳点。
2.如权利要求1所述的镁铝水滑石复合氮掺杂板栗壳荧光碳点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述板栗壳预处理为将板栗壳破碎并采用100-400目筛进行筛分，所述预处理后的板栗壳与水的质量比为(0.3-0.5)：(30-60)。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为1-3mol/l，优选地，所述氢氧化钠水溶液的浓度为2mol/l。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述加热反应的...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹磊，胡浩男，杜威龙，任杰，王东军，
申请(专利权)人：河北科技师范学院，
类型：发明
国别省市：
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