一种由堆肥腐殖酸制备荧光氮掺杂碳纳米点的方法及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111662708A(43)申请公布日2020.09.15(21)申请号202010465447.1(22)申请日2020.05.28(71)申请人天津大学地址300350天津市津南区海河教育园雅观路135号天津大学北洋园校区(72)发明人鲍颖朱艳梁培华侯宝红谢闯(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人王丽(51)Int.Cl.C09K11/65(2006.01)B82Y30/00(2011.01)G01N21/64(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图5页(54)发明名称一种由堆肥腐殖酸制备荧光氮掺杂碳纳米点的方法及其应用(57)摘要本发明涉及一种以堆肥腐殖酸为原料制备荧光氮掺杂碳纳米点的方法。将腐殖酸和过氧化氢水溶液在室温下混合均匀，进行水热反应，然后自然冷却至室温得到反应液；将反应液于室温下进行超声、离心，分离得上清液；将上清液过水系微孔滤膜后，进行渗析，截留得到分子量大于3500Da的碳纳米点水溶液，经冷冻干燥得到固体氮掺杂碳纳米点。本发明可使污泥高值资源化，提供的氮掺杂碳纳米点合成方法便捷、绿色、高效。所制备的氮掺杂碳纳米点的量子点产率高、荧光发射性较强，可应用于金属离子的快捷检测，其对Fe3+的检测显示出高选择性和灵敏性，且使用氮掺杂碳纳米点基质的感应条可使Fe3+检测效果可视化。CN111662708ACN111662708A权利要求书1/1页1.一种以堆肥腐殖酸为原料制备荧光氮掺杂碳纳米点的方法，其特征是包括步骤：(1)将腐殖酸和过氧化氢水溶液在室温下混合均匀，进行水热反应，然后自然冷却至室温得到反应液；(2)将步骤(1)的反应液于室温下进行超声、离心，分离得上清液；(3)将步骤(2)的上清液过水系微孔滤膜后，进行渗析，截留得到分子量大于3500Da的碳纳米点溶液，经冷冻干燥得到固体氮掺杂碳纳米点。2.如权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤(1)中，过氧化氢水溶液中过氧化氢的质量分数为7.5～8.5％，腐殖酸与过氧化氢的质量比为1:5.8～1:7.7。3.如权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤(1)水热反应时间2～10h，水热反应温度为80～120℃。4.如权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤(2)超声频率10～40kHz，强度为1.0～2.0W/cm2，时间为10～15min。5.如权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤(2)离心转速为10000～15000r/min，离心处理时间为10～15min。6.如权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤(3)水系微孔滤膜的孔径为0.22～1μm。7.如权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤(3)渗析时间至少24h。8.如权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤(3)在-90～-50℃、绝对压力0.67～10Pa下冷冻干燥15～20h。9.如权利要求1所述的方法，其特征是腐殖酸从污泥和枯叶堆肥产物中提取得到。10.权利要求1方法制备得到的氮掺杂碳纳米点应用于金属离子的检测。2CN111662708A说明书1/9页一种由堆肥腐殖酸制备荧光氮掺杂碳纳米点的方法及其应用技术领域[0001]本发明涉及碳纳米材料，具体是由堆肥腐殖酸合成一种蓝色荧光氮掺杂碳纳米点的制备方法，以及应用于Fe3+检测。背景技术[0002]碳纳米点作为一类新型的环境友好型碳纳米材料，具有优异的光学性能。与传统半导体量子点和有机荧光染料相比，碳纳米点具有高水溶性、低毒性、高光稳定性、易于合成修饰和良好的生物相容性等优点。通常制备碳纳米点有自上而下和自下而上两条路线。自上而下法主要通过物理、化学方法将大尺寸碳源“改造”成碳纳米颗粒。自上而下法常以来源丰富的天然生物质为原料，因而比自下而上法绿色经济。[0003]专利CA106629663A公开了一种以山竹果肉为原料制备碳纳米点的方法，该方法将山竹果肉经100～120℃焙烧干燥、加热反应、水溶、渗析提纯几步操作，最后得到碳纳米点。此法所用的热带水果山竹的价格较为昂贵、成本高，制备方法步骤多、能耗高。得到的碳纳米点不含氮，碳纳米点的荧光性质差，当碳纳米点的浓度从0.001mg/L增加到3mg/L时，荧光发射光谱的最大发射峰会发生红移，且在所有浓度中，高浓度的最大荧光发射强度反而是最小的。专利CA106634978A以甘蔗废糖蜜为原料合成荧光碳纳米点，甘蔗废糖蜜在240～260℃下高温裂解11～13小时后加入水溶解，过滤后用乙醇沉淀出杂质，离心得上清液后除去乙醇，再经0.22μm滤膜过滤得到荧光碳纳米点。该方法所得碳纳米点不含氮，碳纳米点的荧光性质差，荧光发射光谱表明其最大激发波长是305nm，此时最大发射波长为390nm，这两个波长都属于近紫外区