本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及氮摻雜碳量子點(diǎn)的制備方法。

背景技術(shù)：

量子點(diǎn)是在把激子在三個(gè)空間方向上束縛住的半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)。這種約束可以歸結(jié)于靜電勢(shì)(由外部的電極，摻雜，應(yīng)變，雜質(zhì)產(chǎn)生)，兩種不同半導(dǎo)體材料的界面(例如：在自組量子點(diǎn)中)，半導(dǎo)體的表面(例如：半導(dǎo)體納米晶體)，或者以上三者的結(jié)合。量子點(diǎn)具有分離的量子化的能譜。所對(duì)應(yīng)的波函數(shù)在空間上位于量子點(diǎn)中，但延伸于數(shù)個(gè)晶格周期中。一個(gè)量子點(diǎn)具有少量的(1-100個(gè))整數(shù)個(gè)的電子、電洞或電子電洞對(duì)，即其所帶的電量是元電荷的整數(shù)倍。

碳量子點(diǎn)與各種金屬量子點(diǎn)類(lèi)似，碳量子點(diǎn)在光照的情況下可以發(fā)出明亮的光。它在包括改進(jìn)生物傳感器、醫(yī)學(xué)成像設(shè)備和微小的發(fā)光二極管的很廣的領(lǐng)域中都有應(yīng)用前景。因?yàn)樘技{米粒子具有很大的表面積，所以長(zhǎng)期以來(lái)科學(xué)家們一直認(rèn)為這種納米粒子相比宏觀碳，具有非常奇特的化學(xué)和物理性質(zhì)。

量子點(diǎn)一般是從鉛、鎘和硅的混合物中提取出來(lái)的，但這些量子點(diǎn)一般有毒，對(duì)環(huán)境也有很大的危害。所以科學(xué)家們尋求在一些良性的化合物中提取量子點(diǎn)。相對(duì)金屬量子點(diǎn)而言，碳量子點(diǎn)無(wú)毒害作用，對(duì)環(huán)境的危害很小，制備成本低廉。它的研究代表了發(fā)光納米粒子研究進(jìn)入了一個(gè)新的階段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種氮摻雜碳量子點(diǎn)的制備方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是采用如下步驟：

(1)在60～65℃水浴下向含有10g膨潤(rùn)土的懸濁液中滴加含5～10mmol的四甲基溴化銨溶液，表面活性劑溶液的濃度為0.1～0.5mol/L，滴加過(guò)程中連續(xù)攪拌，滴加完畢后于相同條件下繼續(xù)攪拌2.0h，離心分離，將得到的固體物用去離子水洗滌4～5次，100～105℃下烘干，將固體物碾磨成50～80目的粉末，在該過(guò)程中四甲基溴化銨通過(guò)陽(yáng)離子交換的作用被作為單分子固定到膨潤(rùn)土層間；

(2)將粉末置于管式爐中通N₂保護(hù)，在500～800℃下碳化4～6h，再持續(xù)通N₂冷卻至室溫，四甲基溴化銨分子被高溫被碳化；

(3)將碳化后的固體物2～4g放入瓶中，加入10～15mL濃度為20～40％的氫氟酸溶液，攪拌2～3h，固液分離，再將固體加入到10～15mL濃度為20～40％的鹽酸溶液中，利用氫氟酸將膨潤(rùn)土片層的硅和鋁溶解，再利用鹽酸清洗掉其他雜金屬；

(4)固液分離，用去離子水清洗，60～70℃恒溫干燥5～6h，即得氮摻雜碳量子點(diǎn)。

本發(fā)明的有益效果是：

1、工藝簡(jiǎn)單，將四甲基溴化銨固定在膨潤(rùn)土層間，然后作為單分子碳化，利用氫氟酸和鹽酸洗去膨潤(rùn)土片層，得到直徑只有幾個(gè)納米量子點(diǎn)。

2、本發(fā)明原料來(lái)源簡(jiǎn)單，條件溫和，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

在65℃水浴下向含有10g膨潤(rùn)土的懸濁液中滴加含10mmol的四甲基溴化銨溶液，表面活性劑溶液的濃度為0.5mol/L，滴加過(guò)程中連續(xù)攪拌，滴加完畢后于相同條件下繼續(xù)攪拌2.0h，離心分離，將得到的固體物用去離子水洗滌5次，105℃下烘干，將固體物碾磨成80目的粉末，在該過(guò)程中四甲基溴化銨通過(guò)陽(yáng)離子交換的作用被作為單分子固定到膨潤(rùn)土層間；將粉末置于管式爐中通N₂保護(hù)，在800℃下碳化6h，再持續(xù)通N₂冷卻至室溫，四甲基溴化銨分子被高溫被碳化；將碳化后的固體物4g放入瓶中，加入15mL濃度為40％的氫氟酸溶液，攪拌3h，固液分離，再將固體加入到15mL濃度為40％的鹽酸溶液中，利用氫氟酸將膨潤(rùn)土片層的硅和鋁溶解，再利用鹽酸清洗掉其他雜金屬；固液分離，用去離子水清洗，70℃恒溫干燥6h，即得氮摻雜碳量子點(diǎn)。

實(shí)施例2

在60℃水浴下向含有10g膨潤(rùn)土的懸濁液中滴加含5mmol的四甲基溴化銨溶液，表面活性劑溶液的濃度為0.1mol/L，滴加過(guò)程中連續(xù)攪拌，滴加完畢后于相同條件下繼續(xù)攪拌2.0h，離心分離，將得到的固體物用去離子水洗滌4次，100℃下烘干，將固體物碾磨成50目的粉末，在該過(guò)程中四甲基溴化銨通過(guò)陽(yáng)離子交換的作用被作為單分子固定到膨潤(rùn)土層間；將粉末置于管式爐中通N₂保護(hù)，在500℃下碳化4h，再持續(xù)通N₂冷卻至室溫，四甲基溴化銨分子被高溫被碳化；將碳化后的固體物2g放入瓶中，加入10mL濃度為20％的氫氟酸溶液，攪拌2h，固液分離，再將固體加入到10mL濃度為20％的鹽酸溶液中，利用氫氟酸將膨潤(rùn)土片層的硅和鋁溶解，再利用鹽酸清洗掉其他雜金屬；固液分離，用去離子水清洗，60℃恒溫干燥5h，即得氮摻雜碳量子點(diǎn)。

實(shí)施例3

在65℃水浴下向含有10g膨潤(rùn)土的懸濁液中滴加含8mmol的四甲基溴化銨溶液，表面活性劑溶液的濃度為0.1mol/L，滴加過(guò)程中連續(xù)攪拌，滴加完畢后于相同條件下繼續(xù)攪拌2.0h，離心分離，將得到的固體物用去離子水洗滌4次，100℃下烘干，將固體物碾磨成80目的粉末，在該過(guò)程中四甲基溴化銨通過(guò)陽(yáng)離子交換的作用被作為單分子固定到膨潤(rùn)土層間；將粉末置于管式爐中通N₂保護(hù)，在600℃下碳化5h，再持續(xù)通N₂冷卻至室溫，四甲基溴化銨分子被高溫被碳化；將碳化后的固體物4g放入瓶中，加入15mL濃度為40％的氫氟酸溶液，攪拌3h，固液分離，再將固體加入到15mL濃度為40％的鹽酸溶液中，利用氫氟酸將膨潤(rùn)土片層的硅和鋁溶解，再利用鹽酸清洗掉其他雜金屬；固液分離，用去離子水清洗，70℃恒溫干燥6h，即得氮摻雜碳量子點(diǎn)。