碳量子點(diǎn)的微波合成法介紹

前言

       碳量子點(diǎn)是熒光碳納米材料中最重要的一種，也稱為碳點(diǎn)、碳納米點(diǎn)、碳納米晶，是尺寸大小在10nm以下的，單分散的，幾何形狀近乎準(zhǔn)球型的一種新興的碳納米功能材料。相對(duì)于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體量子點(diǎn)和有機(jī)染料(制備方法繁瑣，價(jià)格昂貴，環(huán)境不友好，易發(fā)生光漂白等)，熒光碳量子點(diǎn)粒徑小，水溶性好，化學(xué)惰性高，易于功能化，耐光漂白，低毒性，并且具有良好的生物相容性。

熒光碳量子點(diǎn)的諸多領(lǐng)域的應(yīng)用，集結(jié)了眾多研究者對(duì)其制備方法、性能優(yōu)化、應(yīng)用拓展方面研究的興趣和探索的步伐。

本文介紹了近些年一步微波法合成碳量子點(diǎn)的特點(diǎn)、方向和進(jìn)展。

碳量子點(diǎn)合成中，微波法有舉足輕重的地位

微波法簡單，快捷。制備碳點(diǎn)的原料和溶劑廉價(jià)易得，對(duì)人體無害，瞬問提供反應(yīng)所需能量，并且使反應(yīng)時(shí)問大大減少，因此受到研究者的青睞。在碳量子點(diǎn)與碳量子點(diǎn)合成過程中，微波法具有舉足輕重的地位。

微波法制備了熒光碳點(diǎn)

以抗壞血酸為原材料，超純水和PEG一200為溶劑，一步微波法制備了熒光碳點(diǎn)，探討了微波時(shí)問對(duì)制備碳點(diǎn)粒徑的影響，微波時(shí)間延長熒光碳量子點(diǎn)的粒徑增加。通過對(duì)所制備的碳納米點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)和組成的表征，研究發(fā)現(xiàn)碳量子點(diǎn)表面富含羥基、羰基等親水基團(tuán)。熒光碳點(diǎn)的光學(xué)性能優(yōu)異，熒光強(qiáng)度大，具有激發(fā)波長依賴的熒光性能。

該法制備的熒光碳納米點(diǎn)的分散性好，粒徑均勻，水溶性好，能夠長時(shí)間存放不會(huì)發(fā)生聚沉，熒光強(qiáng)度高。

微波輻射法制備了氮摻雜的碳量子點(diǎn)

以異氟爾酮二異氰酸酯(IPDI)為單一碳源，微波輻射法制備了氮摻雜的碳量子點(diǎn)(N—dopedCQDs)。該合成方法簡單、高效，而且未使用有機(jī)溶劑，綠色環(huán)保。更重要的是，我們的合成產(chǎn)率高達(dá)83％，克服了目前碳量子點(diǎn)由于產(chǎn)率低，無法用于大規(guī)模生產(chǎn)的缺陷。

微波法制備晶型碳量子點(diǎn)

松楠課題組將檸檬酸、尿素與水的混合物置于750W的微波爐中，微波4．5分鐘，當(dāng)混合液由無色變?yōu)樽厣?，最后變?yōu)樽睾谏腆w時(shí)表明碳量子點(diǎn)的形成。獲得的碳量于點(diǎn)的粒徑在1．5nin，具有一定晶型，熒光量子產(chǎn)率為14％。