碳点制备总结

1/48的低毒特性,原材料丰富，生物相容性好之外，碳量子点还有一系列其他的独特材料最大的特点就是原料丰富,价格低廉，是材料多级利用很好的选择。另外常以根据不同的需要来调节碳量子点表面的含氧基团,是一种表面改性的很好的方2/48，易于纯化分离,其中最受到欢迎的是水热法。水热法制备提供了高温高压的环境，是生素、蛋白质[11]等，通过这种方法基本不用引入杂质,可以直接利用。例如水热法利用柠檬酸制备碳量子点[10]，该方法制备的碳量子点产率高,并且有很波法从蛋壳膜中制备出了碳量子点[12]。除此之外,电解法也不都是自上而下的方法，例如Deng等人发现在碱性环境下电解小分子醇类可以大量制备碳点[13]，该发现指出，给予不同的电压可以有效控制碳点的尺寸。我们将介绍一些文献，利用上述方法制备的碳点.(1)电解法:3/48rbonquantumdotcompositeasaphotocatalystforhigh-efficiencycyclohexaneoxidation[J].AcsCatalysis,2013,4(1):328－336.(23)ﻩﻩ制制备过程:碳量子点是通过电化学剥离石墨，用两个相同的石墨棒作为阳极和阴极(13cm长,0.6cm宽)插入600ml超纯水电解液中,深度3cm间隔7。5cm。用15－表征表征:碳量子点表面基团有羟基，羰基,环氧基团(c-o—c)碳的p/π轨道和金纳性的Au/CQDs的原因.4/48(100)晶面，和金的(111)晶面。3UV—vis4Raman比CQDs强,这归结于表面增强拉曼散射效应。5/48制备方法:ummpa和。氮掺杂的碳点被收集通过在9000rpm下离心10min，然后在透析袋中透析3天。对比无氮碳点,在同样的条件下合成，只是电解质中不加氨水.墨晶格.碳点石墨烯的混合物的选择区域电子衍射图，图中显示了一个环状的衍射图,分散了些亮点.这是无定型结构,这部分是由于含有大量边缘结构和氮原子6/482拉曼和XPSDG能是由于碳点表面的缺陷造成的。图2b是两种材料的XPS图谱，在还原的氧7/48(2)酸刻蚀方法:3SunD,BanR,ZhangPH,etal.Hairfiberasaprecursorforsynthesizingofsulfur－andnitro8/48下搅拌24h。产品包括棕色透明悬浮颗粒和黑色沉淀。然后冷却到室温，混合为8，在冰水浴的条件下。将悬浮液抽滤，移除大的杂质，产生深黄色溶液.最表征:1XPSC–O(环氧基团)和C=O。氮的高分辨xps有两个峰,分别为398．5、399。前者分为163.5和164.6两个峰,代表着2p3/2和2p1/2,—C－S—,后面3,4)引起的。氮是从前驱物中带来的,而硫是从前驱物和硫酸中带来的.9/482红外和XRD33—3495的出现时O-H，N—H的特征峰.下图右边是该碳点的XRD图，有一个宽峰在23．4－24．6°，说明这是无定形碳，这是由于氮、硫、氧的引入导致的。在拉曼光谱中，D带代表着缺陷程度,G带是sp2杂化的碳原子的光能级带。这种低碳晶格结构的只有D带在1386cm－1处，有明显的出现。10/483TEM11/482):844—849。(101)12/48下图b是制备出的GQDs的透射电镜的图，可以看出其分散性,d中是分散明高结晶度的GQDs，晶面间距是0.242nm,对应的是1120的石墨烯晶面。解GQDs的特性的方法。有报道指出,锯齿状的石墨烯提供了特殊的电和磁的特边缘看起来主要是平行于锯齿方向取向，其他取向也有可能.GQDs的模拟结构在图g显示,从大量的GQDs的分析,GQDs貌似更多的是锯齿型的结构，相对于椅型来说.GQDs的形成取决于sp2杂化的碳的亚微米结构如何从碳纤维中被剥离。13/482XPS,拉曼，红外，XRD研究子点的碳氧比分别为6。52和3.22。C1s的高分辨谱图说明了一个明显的改变从碳纤维到石墨烯量子点的改变。下图c中，出现C＝C，C-O，C=O，COOH键在下图d中，其中G带相对于碳纤维蓝移了，GQDs的2D峰大概在2700c的宽峰在21.5°,这比碳纤维的要低0.403nm宽与石墨的。GQDs的峰比碳纤14/48维的峰度数更低,说明GQDs有着更大的间距.这个结构可能是由于含氧基团的s图3a是不同温度(80，100，120℃)下制备的GQDs的紫外可见吸收光谱，随着温度的升高,有着明显的蓝移从330nm到270nm这个结果说明,温度对GQDs的吸收有着影响，低温,可以导致更大波长的吸收。图a中插图是间的关系。清楚地看到随着尺寸的增加，能隙从3.90减少到2.89ev。图3d是蓝光GQDs的荧光衰退曲线，这个结果说明合成的GQDs可以适合光学电子和生物应用.15/4822(14):2971—2979。(102)gGQDs合成氧化石墨用天然石墨粉末通过哈默法制备得到的。氧化石墨溶液30ml0．5mol/l和浓硝酸8ml与浓硫酸2ml的混合溶液混合，得到的浓硝酸的浓度为3．2M，浓硫酸的浓度为0。9M。然后混合物在微波炉内加热处理1-5h在功率为240w的条件下,产品包括棕色澄清悬浮液和黑色沉淀.冷却到室温,混合16/48透析后得到的深黄色过滤液被硼氢化钠还原，在室温下超搅拌1—2h。溶h表征表征:外和XPS测量证实。在图1红外光谱中，gGQDs和bGQDs仅仅有1112cm—1这和之前报道环氧基团可能担当化学反应为裂解C－C单键.进一步gGQDs和bGQDs的XPS给出了三种碳，石墨型碳(C=C,C－C),氧化型碳和氮化型碳.氮元素是从硝酸氧化引入GQDs。氧和氮的含量对比氧化石墨下降,这说明还原过程17/48图2给出了GO和两种GQDs高分辨率投射电镜和原子力显微镜.gGQDs的谱被研究。gGQDs的紫外可见吸收光谱有一个特征吸收峰在265nm出能被观察到，同时一个很强的背景吸收峰在300nm处这个可以归结于芳香化合物结构18/48的π－π*转变。同时gGQDs的激发依靠光致发光性质。随着激发波长从3有着最强峰500nm。光致发光激发光谱记录了最强的荧光(500nm)说明两个不同的峰在265nm(4．68ev)和346nm(3。58ev)，在图3d中。265nms的发射光谱也是依赖激发的特征，在激发波长为260、340nm时有最强峰。然而,相应的光致发光激发光谱有一个很小的不同,一个蓝移的峰在336nm(3。69ev)和一个强峰在265nm(4．68ev)能被观察到。两种GQDs水溶液在365nm的照射灯下有黄绿色和蓝色的荧光。这种被提出的合成方法和普通的水热法在95℃下24h做出了对比,因此结果发现微波辐射有着明显的好处.19/48nano,2014,8(10):10837—10843．(109)制备方法:GQD和GO制备,用改善的哈默法制备出GO,GQDs从无烟煤中制备出来。300mg的无烟煤分散在硝酸硫酸为60／20ml中，超声2h，然后在100℃下热BN-GQD/GO的制备,通过水热法之辈.20mg的GQD和10mg的GO加入到5ml装的过程中,高表面积的GO作为二维的模板直接自组装GQDs；GO和GQDs的羟基和羰基之间有强的结合作用，确保能够包裹固定住，从而形成GQD/G的混合物纳米模板。自组装过程结束后,混合物沉淀，这说明水热过程还原了GQDs20/48片层。层状结构的形成进一步被证实通过TEM(s5)。GQD/G的比降到1：1／G混合纳米板转化为BN—GQD／G通过在1000℃下不同时间用氨水和硼酸作为氮源和硼源。样品分别处理10、30、60min被命名为BN—GQD/G—10、BN-GQD/G-30、BN—GQD／G—60.硼氮共掺杂和无掺杂杨平同样被制备。21/48可以看出,小的石墨缺陷结构被观察到了。二维结构和混合物纳米板的厚度被进GQDs太小从而不能作为有效的渗透网状提供很好的导电性。此外,通过层状BN-GQD／G复合物纳米板的形成的多孔支架,能够简单的转移电解质和电解反应单的掺入掺杂剂,这将给电催化反应提供潜在的活性位。这些原因在一起就说明BN-GQD/G会有很好的ORR性能.22/48XPS表征的手段是为了检测掺杂含量和在BN—GQD/G中的氮硼元素的化图s8展示了三种BN-GQD/G样品的图谱,和各种不同的掺杂。在所有的BN－GQD/G的样品中，C,O,B，N的特征峰出现。随着掺杂时间的提在这个对比中，没有明显的硼在N－GQD/G-30中，B和N都出现在BN-GQs的BN－GQD/G－30的XPS谱图。氮谱可以被分为三个峰,分别归属与吡啶型氮(398。3ev)、吡咯型氮(399.8ev),和四价氮(401．1ev)。硼的峰被分23/48RR的电催化活性.24/48制备方法:中，然后在80℃下回流24h形成均一的黑色悬浮液,然后用去离子水透析，得到棕色B-CQDs。P-CQDs、N-CQDs和S-CQDs分别用(C6H5)3P，C2H8N2和C12H26S作为前驱物得到，方法如上。BNCQDP和5ml的C4H5N作为前驱物，SN—CQDs是用10ml的C12H26S和10ml的C4H5N作为前驱物。25/48DsB—CQDs、P-CQDs和S—CQDs的粒径分布分别为2－8nm、3－9nm、2－7nm、3－8nm，平均粒径分别是5、6、6和5nm。AFM在图1b中显示，说明了这些碳量子点的高度,高度分别为1．8、2.0、1．6和1．9nm。共掺杂的CQDs的透射电镜的图片被给出在图2a、s2e和s2f中,其中BN—CQDs的粒径分布是2－8nm,平均粒径是5nm.PN-CDQs和SN－CQDs的平均粒径为5nm。图2c给出了BN-CQDs的AFM的图片，可以看出其高度是0.3-2．5nm，平均高度是2nm。26/482XPS这进一步证实氮掺杂CQDs中氮元素的存在,并且大概有2.2%。剩下的单掺杂27/48S(2．45％)出现在B-CQDs、P—CQDs、S－CQDs中。共掺杂的XPS图分别在图2e和s3中出现,图2e给出了BN—CQDs的B1s，C1s，N1s，O1s分别在191，284,399，531ev处。高分辨N1s可以分为3个峰吡啶型氮(398。6ev)，吡咯型氮(400。3ev)和四价氮(401．3C=C(284．5ev)、C－O/C=N(286。0ev)、C＝O(288.3ev)、O—C=C (290。0ev)。高分辨B1s可分为三个峰，分别在189.8、190.7、191。4e9%)、N(4。5%)引入CQDs中。PN－CQDs和SN－CQDs的XPS的全谱在图evPN掺杂成功，含量分别是1．2％和4．3%。SN—CQDs中C1s在284ev,O1s531ev,S2p在164ev,N1s在399ev。证明为了进一步证明这个结果，我们还做了EDS。结果说明各个元素都掺入其3a是N的三种不同类型的状态，吡啶型氮(N1，398.6ev)，吡咯型氮(N28/48之前制备的单掺杂CQDs在图s6a-d,这些单掺杂的CQDs有着相似的光学29/48变，此外两个n－π＊的吸收峰在290,340nm，其中340nm是表面状态的激发能阱导致的.没有掺杂的CQDs的紫外可见吸收光谱在图S6g中给出。230nm大激发波长是460nm，B—CQDs、P—CQDs、N-CQDs、S-CQDs、BN-CQDs、PN－CQDs、SN－CQDs的最大发生波长分别时519、516、539、521、524、523、和521nm。当激发波长从320编导460nm是,不像大多数荧光CQDs,所有掺杂的CQDs展示了一个激发不依赖光致发光性能(发射波长没有明显的移动).在达到发生波长强度到最大时，波长从460nm变到560nm时，相关的光致发光有着明显的红移显现,并且强度开始明显衰弱.这展示了很好的荧光稳定性和高水溶性,这可以应用在光引发催化反应或者荧光检测。纯CQDs的拉曼和单掺杂的CQDs的拉曼光谱在图s7a中显示，两个峰在DGCQDs中出现.共掺杂的比为1.38、1。35、1。34。这种提高说明杂原子的掺OHcmC-H键的归属,1725cm—1是C=O的伸缩振动。NCQDsBNCQDsPN-CQDsandS,N-CQDs，3438cm—1是N—H，30/4831/48大过脂肪族无定形碳连。图1b是烟煤和无烟煤的SEM图,,他们都有不规则尺寸和片状分布，但是焦炭是近似球形的.煤的化学组成被XPS研究。在图1c中，GQDs从烟煤中得到,100℃得到的b—GQDs的微观结构在图1d中展示,其中b－GQDs有着统一的尺寸分布和形貌,粒径大概在2.96±e32/48II后得到的b－GQDs时，DG33/48从无烟煤(c)和焦炭(a)中制备GQDs同样的方法制备出c－GQDs，并用同样的表征手段去表征.图2a给出了c-GQDs的透射电镜图,可以看到统一的尺寸在5.8±1。7nm。更值得注意的是,a—GQDs在图2b中展示，可以看到这种堆叠结构是小的圆片落在大的片层结构上。这种堆叠结构进一步被AFM证实(图s7b、c).a-GQDs的大的堆叠结构的平均直径是29±11nm(图s7d)。这两种GQDs的高分辨透射电镜图在图2c、d中给出,两种GQDs都有六方晶型。他们的水溶性都很哈,他们的拉曼34/48abcGQDs激发光谱，激发波长在345nm，相对应的紫外吸35/48收光谱展示在图s10a中,这三种GQDs的最大发射波长分别在530、480、460nm，对应着的是橙黄色、绿色、蓝色.GQDs的光致发光机制是收到他们本身的尺寸，边缘结构和缺陷效应的影响,我们发现光致发光强度的顺序是a－GQD＞s4c-GQDs〉4b－GQDs，同样的趋势在尺寸和I/I的比值也存在。量子限DG存的量子点来观察光致发光的发射波长，展示在图3b中。当尺寸从2．96nm到2。30nm是,发射波长蓝移从500nm到460nm。这就说明这些碳点是量子点.尽管数据强烈的说明这些碳纳米粒子确实是量子点，但是这里任然有着这光致发光发射需要依靠ph,一个渐变的光致发光强度的改变在图3中给且蓝移到460nm。图3d—f揭示了不同激发发射图在氢氧化钠和磷酸二氢钠缓。36/48(3)热解法hemicalCommunications,2012,48(75):9367—9369.(67)豆浆过滤后转移到50ml的高压釜，在180℃下热处理3h。通过过滤出37/48表征:下图B是碳纳米点的紫外可见光谱,吸收光谱给出了一个275nm窄峰,这个归结于纳米碳的p－p*的转移。图C是光致发光发射光谱，在350nm的激发波长下,有着最大426nm发射峰.此外，此外,一个荧光碳纳米点的特征显像38/481处,C—H的弯曲振动在1130—1064cm-1范围内。显然这些官能团能够看出是S39/48C1s高分辨谱给出了四个峰,284.5、285．6、286.6、287.9，分别代表着O点的表面惰性，从而具有光致发光的特性.因此这种基于水热法处理豆浆的方法(1)水热法:40/4810ZhuS,MengQ,WangL，etal.Highlyphotoluminescenioimaging[J]．AngewandteChemie,2013,125(14):4045—4049.(146)制备方法:碳点的制备水10ml中，然后转移到30ml四氟乙烯反应釜中，在150、200、250、300摄氏度加入5h。反应后冷却到室温,得到的产品是棕黑色澄清的，然后透析的粒子，粒子直径大致在2－6nm。碳点的尺寸也被原子力显微镜表征，平均高D中碳点也展示了一个宽峰在25°,这是归结于高程度无需碳原子。此外,核磁共振谱被用来区分sp3和sp2碳原子。在核磁共振氢谱中，sp2杂化的碳原子被检测到,在核磁共振碳谱中，30—45ppm的范围的信号对应着sp3碳原41/48羧基或者酰胺.碳点的红外谱中,C—OH的伸缩振动在3430cm-1处和C-H在2923和2850cm－1，C—NH—C的非对称伸缩正道在1126cm－1处，NS42/48it43/4820ml水和25ml牛奶混合搅拌,之后放入反应釜在180℃下反应2h。然后这些