本發(fā)明涉及納米材料科學(xué)領(lǐng)域，具體涉及通過高溫?zé)峤夥?，由廢料桂圓殼制備熒光碳點的方法，制備的熒光碳點熒光強(qiáng)度高，可以應(yīng)用于熒光成像及熒光染色領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

碳量子點是繼碳納米管、碳納米棒、金剛石、富勒烯等碳家族成員后，發(fā)現(xiàn)的具有優(yōu)良性能的碳納米材料。熒光碳點具有熒光性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、制備方法簡單、成本低、生物相容性好等優(yōu)點，在生物分析、光催化及光學(xué)器件等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的關(guān)注，有望成為新一代取代有機(jī)熒光試劑及無機(jī)重金屬納米材料的熒光材料。

目前，熒光碳點的合成主要采用水熱法和微波法。水熱法主要受到反應(yīng)產(chǎn)率低的限制，微波法只能針對比較特殊的反應(yīng)物，天然物質(zhì)碳源一般用微波法制備困難。高溫?zé)峤夥ㄓ捎诤唵畏奖?，一般碳源不受方法的限制，因此也是一種常用的碳點制備方法。采用天然物質(zhì)作為碳源既天然環(huán)保無毒，成本又低，其中利用生活中的廢料來制備碳點是一個新的亮點，對于當(dāng)今環(huán)境保護(hù)，既可以解決廢物處理問題，也可以充分利用廢物，發(fā)揮廢物的最大價值。vidhi等將荔枝皮水熱合成制備碳點，方法簡單綠色無毒，實現(xiàn)了廢物利用(greensynthesisoffluorescentcarbonnanoparticlesfromlychee(litchichinensis)plant.vidhichaudhary，anilkumarbhowmick.koreanj.chem.eng.，2015，32(8)，1707-1711)。文獻(xiàn)中也有報道用橘子皮和柚子皮制備碳點的方法，但用桂圓殼制備碳點的方法還未見報道。本發(fā)明專利以桂圓殼為原料經(jīng)過高溫?zé)峤夥ㄖ苽涮键c。桂圓殼是桂圓果肉的外皮，很多果仁剝皮工廠將其作為廢料大量扔棄，既浪費(fèi)材料又對環(huán)境造成污染。如果將回收的桂圓殼作為碳源，既可以保證以天然產(chǎn)物為原料安全無毒的特點，也可以解決廢物利用的問題，可以說是一舉兩得。且合成方法綠色環(huán)保，后續(xù)純化處理簡單，熒光穩(wěn)定不容易降解，在熒光成像、熒光傳感器方面具有潛在的應(yīng)用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對目前碳點制備成本高、后處理繁瑣的問題，利用人們生活中產(chǎn)生的廢物桂圓殼作為碳源，經(jīng)過高溫?zé)峤夥磻?yīng)，經(jīng)過簡單的乙醇和水萃取洗滌，微孔濾膜過濾除去大顆粒雜質(zhì)，得到熒光性能穩(wěn)定碳點。

1.一種由廢料桂圓殼制備熒光碳點的方法，其特征是：將桂圓殼作為碳源，經(jīng)過粉碎后進(jìn)行高溫?zé)峤夥磻?yīng)，得到高熒光強(qiáng)度的納米碳點。制備的碳點無毒，無污染，制備成本低，實現(xiàn)廢物利用，可用于熒光成像等領(lǐng)域。所述方法包括以下步驟：

(1)將桂圓殼用高速攪拌機(jī)粉碎成超細(xì)粉末；

(2)將粉碎好的超細(xì)粉末加入到馬弗爐中，高溫加熱350～460℃反應(yīng)1～5小時；

(3)冷卻到室溫后將其研磨成粉末，用無水乙醇萃取，過濾得到棕黃色液體；

(4)將得到的棕黃色液體蒸去溶劑，得到的粉末在用去離子水溶解后，經(jīng)過0.22um的微孔濾膜過濾，即可得到碳點溶液。

2.如權(quán)利要求1所述的一種由廢料桂圓殼制備熒光碳點的方法，其特征是：步驟(1)中所述桂圓殼為普通的桂圓果肉的外皮，經(jīng)過廢物回收可得。高速攪拌機(jī)為功率轉(zhuǎn)速40000轉(zhuǎn)每分鐘以上的破壁機(jī)，粉末越細(xì)，越有利于提高熒光亮度。

3.如權(quán)利要求1所述的一種由廢料桂圓殼制備熒光碳點的方法，其特征是：步驟(2)中所述馬弗爐加熱溫度在350～460℃之間，加熱時間在1～5小時之間。

4.如權(quán)利要求1所述的一種由廢料桂圓殼制備熒光碳點的方法，其特征是：步驟(3)中所述過濾為0.22um的微孔濾膜過濾，除去大顆粒的雜質(zhì)。

5.一種由廢料桂圓殼制備熒光碳點的方法，其特征是：步驟(4)中所述加熱蒸餾溫度在60℃以下，采用減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)方法。萃取洗滌步驟(3)和步驟(4)可以重復(fù)操作，以獲得純凈的碳點產(chǎn)品。

6.如權(quán)利要求1所述的一種由廢料桂圓殼制備熒光碳點的方法，其特征是：制備的碳點具有高亮度熒光發(fā)光性質(zhì)，可以應(yīng)用于熒光成像等領(lǐng)域。

本發(fā)明的優(yōu)點在于桂圓殼為生活廢料，如果能充分回收利用，其在生物熒光成像方面具有潛在的應(yīng)用價值。且制備方法及后續(xù)純化處理簡單、成本低，是一種簡易制備安全無毒熒光試劑的方法。

附圖說明

附圖碳點溶液的熒光成像圖片

具體實施方式

以下實施方式具體進(jìn)一步闡明發(fā)明的內(nèi)容，但并不局限于這些實施例。

熒光碳點的制備：

實施例1

(1)將桂圓殼清洗、干燥后用高速破壁攪拌機(jī)粉碎成超細(xì)粉末；

(2)稱取5克超細(xì)粉末加入到馬弗爐中，加熱到400℃反應(yīng)1小時；

(3)將(2)反應(yīng)完后的樣品冷卻到室溫后研磨成細(xì)粉，加入無水乙醇后攪拌24小時，用0.22um微孔濾膜過濾，得到棕黃色液體；

(4)得到的棕黃色液體經(jīng)過減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，除去溶劑后得到粉末。得到的粉末再用去離子水?dāng)嚢?4小時，然后用0.22um微孔濾膜過濾，得到碳點溶液。

實施例2

(1)將桂圓殼清洗、干燥后用高速破壁攪拌機(jī)粉碎成超細(xì)粉末；

(2)稱取5克超細(xì)粉末加入到馬弗爐中，加熱到400℃反應(yīng)2小時；

(3)將(2)反應(yīng)完后的樣品冷卻到室溫后研磨成細(xì)粉，加入無水乙醇后攪拌24小時，用0.22um微孔濾膜過濾，得到棕黃色液體；

(4)得到的棕黃色液體經(jīng)過減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，除去溶劑后得到粉末。得到的粉末再用去離子水?dāng)嚢?4小時，然后用0.22um微孔濾膜過濾，得到碳點溶液。

反應(yīng)時間不同，碳化程度不同，反應(yīng)時間越長，碳化程度越強(qiáng)，反應(yīng)時間越短，碳化程度越弱。選擇合適的碳化時間對反應(yīng)的產(chǎn)率影響至關(guān)重要，在加熱溫度400℃時，優(yōu)選的反應(yīng)時間為2小時。

實施例3

(1)將桂圓殼清洗、干燥后用高速破壁攪拌機(jī)粉碎成超細(xì)粉末；

(2)稱取5克超細(xì)粉末加入到馬弗爐中，加熱到400℃反應(yīng)2小時；

(3)將(2)反應(yīng)完后的樣品冷卻到室溫后研磨成細(xì)粉，加入無水乙醇后攪拌24小時，用0.22um微孔濾膜過濾，得到棕黃色液體；

(4)得到的棕黃色液體經(jīng)過減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，除去溶劑后得到粉末。得到的粉末再用去離子水?dāng)嚢?4小時，然后用0.22um微孔濾膜過濾，得到碳點溶液。

實施例4

(1)將桂圓殼清洗、干燥后用高速破壁攪拌機(jī)粉碎成超細(xì)粉末；

(2)稱取5克超細(xì)粉末加入到馬弗爐中，加熱到430℃反應(yīng)2小時；

(3)將(2)反應(yīng)完后的樣品冷卻到室溫后研磨成細(xì)粉，加入無水乙醇后攪拌24小時，用0.22um微孔濾膜過濾，得到棕黃色液體；

(4)得到的棕黃色液體經(jīng)過減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，除去溶劑后得到粉末。得到的粉末再用去離子水?dāng)嚢?4小時，然后用0.22um微孔濾膜過濾，得到碳點溶液。

反應(yīng)溫度不同，碳化程度不同，反應(yīng)溫度越高，碳化程度越強(qiáng)，反應(yīng)溫度越低，碳化程度越弱。選擇合適的碳化溫度對反應(yīng)的產(chǎn)率影響至關(guān)重要，加熱反應(yīng)2小時，優(yōu)選反應(yīng)溫度 430℃。

碳點的產(chǎn)率受到反應(yīng)時間和溫度及濃度三個因素的影響，優(yōu)選三個條件后得到反應(yīng)時間和溫度及濃度的最佳值，反應(yīng)溫度430℃，反應(yīng)時間2小時。

熒光成像實驗：

實施例5

將實施例4中制備的碳點溶液稀釋后作為墨水用鋼筆吸收，在紙上作圖后在紫外燈下拍照，得到熒光圖片。

圖片見附圖所示，說明制備的碳點在熒光標(biāo)示方面具有很好的應(yīng)用價值。