石墨烯量子点的制备方法申请号：201410499779.6申请日：2014-09-25申请(专利权)人深圳粤网节能技术服务有限公司地址518107 广东省深圳市光明新区观光路3009号招商局光明科技园A3栋C单元501发明(设计)人张麟德张明东主分类号C01B31/04(2006.01)I分类号C01B31/04(2006.01)I C01G9/02(2006.01)I公开(公告)号104229790A公开(公告)日2014-12-24专利代理机构广州华进联合专利商标代理有限公司 44224代理人生启(10)申请公布号 (43)申请公布日 2014.12.24C N 104229790A (21)申请号 201410499779.6(22)申请日 2014.09.25C01B 31/04(2006.01)C01G 9/02(2006.01)(71)申请人深圳粤网节能技术服务有限公司地址518107 广东省深圳市光明新区观光路3009号招商局光明科技园A3栋C 单元501(72)发明人张麟德 张明东(74)专利代理机构广州华进联合专利商标代理有限公司 44224代理人生启(54)发明名称石墨烯量子点的制备方法(57)摘要本发明涉及一种石墨烯量子点的制备方法，包括提供具有六方晶体结构、粒径为5nm ～30nm的氧化锌作为种子晶核；将单层氧化石墨烯加入溶剂中，配制氧化石墨烯的分散液，加入具有六方晶体结构的氧化锌，然后加入稳定剂，分散均匀得到胶体溶液；将胶体溶液于160℃～300℃下进行水热反应0.5h ～2h ，得到含有石墨烯量子点的悬浊液；向含有石墨烯量子点的悬浊液中加入酸使含有石墨烯量子点的悬浊液变澄清，过滤，将滤液的pH 值调节为7～8并搅拌，然后过滤，得到含有石墨烯量子点的溶液；及将含有石墨烯量子点的溶液进行萃取，然后蒸发除去萃取剂，得到石墨烯量子点的步骤。
该方法工艺较为简单，能够制备尺寸分布较窄的石墨烯量子点。
(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书8页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书8页 附图1页(10)申请公布号CN 104229790 A1.一种石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供具有六方晶体结构的氧化锌作为种子晶核，所述具有六方晶体结构的氧化锌的粒径为5nm～30nm；将单层氧化石墨烯加入溶剂中，配制氧化石墨烯的分散液，向所述氧化石墨烯的分散液中加入所述具有六方晶体结构的氧化锌，然后加入稳定剂，分散均匀得到胶体溶液；将所述胶体溶液于160℃～300℃下进行水热反应0.5h～2h，得到含有石墨烯量子点的悬浊液；向所述含有石墨烯量子点的悬浊液中加入酸使所述含有石墨烯量子点的悬浊液变澄清，将变澄清的所述含有石墨烯量子点的悬浊液进行过滤，取滤液，将所述滤液的pH值调节为7～8并搅拌，然后过滤，弃沉淀，得到含有石墨烯量子点的溶液；及将所述含有石墨烯量子点的溶液进行萃取，然后蒸发除去萃取剂，得到石墨烯量子点。
2.根据权利要求1所述的石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，所述具有六方晶体结构的氧化锌按如下方法制备：将锌盐溶于醇类溶剂中，于50℃～60℃水浴下加热0.5h～4h，然后加入保护剂，得到第一溶液；配制氨水和乙醇的混合溶液，并加入氢氧化钠或氢氧化钾，得到第二溶液，其中，所述氢氧化钠或氢氧化钾在所述第二溶液中的浓度为0.1mg/L～0.5mg/L；将所述第一溶液和第二溶液混合，搅拌2h～3h，离心取沉淀，洗涤所述沉淀得到所述具有六方晶体结构的氧化锌。
3.根据权利要求2所述的石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，所述第一溶液中，所述锌盐的质量百分比浓度为5％～25％，所述保护剂的质量百分比浓度为0.2％～1％。
4.根据权利要求2所述的石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，所述保护剂选自聚甲基吡咯烷酮、羟丙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、四丁基溴化铵及十八烷基三甲基溴化铵中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，所述氨水和乙醇的体积比为1:5～8。
6.根据权利要求2所述的石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，所述第一溶液和第二溶液的体积比为1～2:1。
7.根据权利要求1所述的石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯的分散液中，所述单层氧化石墨烯的浓度为2mg/mL～10mg/mL。
8.根据权利要求1所述的石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，所述稳定剂选自聚甲基吡咯烷酮、羟丙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、四丁基溴化铵及十八烷基三甲基溴化铵中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，所述稳定剂在所述胶体溶液中的中的质量百分比浓度为0.1％～3％。
10.根据权利要求1所述的石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自水、二甲氧基乙烷、质量百分比浓度为10％的聚乙烯醇的水溶液、丙三醇、三缩二乙二醇及N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
石墨烯量子点的制备方法技术领域[0001] 本发明涉及石墨烯量子点技术领域，特别是涉及一种石墨烯量子点的制备方法。
背景技术[0002] 目前，在石墨烯量子点的研究中，主要采用的制备方法可以分成自上而下和自下而上的两种方法。
自上而下的方法，即对石墨烯进行裂解得到石墨烯量子点，包括二次氧化法、电子束或离子束蚀刻法、水热裂解法或溶剂热裂解法以及对碳材料进行微观切割的方法；而自下而上的方法主要是从有机小分子出发的有机合成法。
其中，自上而下的方法中始终存在着一个问题，就是没有办法控制石墨烯量子点的尺寸分布，而自下而上的方法又过于繁琐，不利于工业生产与扩大应用。
石墨烯量子点的尺寸分布过广，会导致石墨烯量子点间存在各种非辐射跃迁从而降低能量，使得到的石墨烯量子点其量子产率低，且荧光波长变宽，失去其应用意义。
发明内容[0003] 基于此，有必要提供一种工艺较为简单的石墨烯量子点的制备方法，以制备尺寸分布较窄的石墨烯量子点。
[0004] 一种石墨烯量子点的制备方法，包括如下步骤：[0005] 提供具有六方晶体结构的氧化锌作为种子晶核，所述具有六方晶体结构的氧化锌的粒径为5nm～30nm；[0006] 将单层氧化石墨烯加入溶剂中，配制氧化石墨烯的分散液，向所述氧化石墨烯的分散液中加入所述具有六方晶体结构的氧化锌，然后加入稳定剂，分散均匀得到胶体溶液；[0007] 将所述胶体溶液于160℃～300℃下进行水热反应0.5h～2h，得到含有石墨烯量子点的悬浊液；[0008] 向所述含有石墨烯量子点的悬浊液中加入酸使所述含有石墨烯量子点的悬浊液变澄清，将变澄清的所述含有石墨烯量子点的悬浊液进行过滤，取滤液，将所述滤液的pH 值调节为7～8并搅拌，然后过滤，弃沉淀，得到含有石墨烯量子点的溶液；及[0009] 将所述含有石墨烯量子点的溶液进行萃取，然后蒸发除去萃取剂，得到石墨烯量子点。
[0010] 在其中一个实施例中，所述具有六方晶体结构的氧化锌按如下方法制备：[0011] 将锌盐溶于醇类溶剂中，于50℃～60℃水浴下加热0.5h～4h，然后加入保护剂，得到第一溶液；[0012] 配制氨水和乙醇的混合溶液，并加入氢氧化钠或氢氧化钾，得到第二溶液，其中，所述氢氧化钠或氢氧化钾在所述第二溶液中的浓度为0.1mg/L～0.5mg/L；[0013] 将所述第一溶液和第二溶液混合，搅拌2h～3h，离心取沉淀，洗涤所述沉淀得到所述具有六方晶体结构的氧化锌。
[0014] 在其中一个实施例中，所述第一溶液中，所述锌盐的质量百分比浓度为5％～25％，所述保护剂的质量百分比浓度为0.2％～1％。
[0015] 在其中一个实施例中，所述保护剂选自聚甲基吡咯烷酮、羟丙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、四丁基溴化铵及十八烷基三甲基溴化铵中的至少一种。
[0016] 在其中一个实施例中，所述氨水和乙醇的体积比为1:5～8。
[0017] 在其中一个实施例中，所述第一溶液和第二溶液的体积比为1～2:1。
[0018] 在其中一个实施例中，所述氧化石墨烯的分散液中，所述单层氧化石墨烯的浓度为2mg/mL～10mg/mL。
[0019] 在其中一个实施例中，所述稳定剂选自聚甲基吡咯烷酮、羟丙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、四丁基溴化铵及十八烷基三甲基溴化铵中的至少一种。
[0020] 在其中一个实施例中，所述稳定剂在所述胶体溶液中的中的质量百分比浓度为0.1％～3％。
[0021] 在其中一个实施例中，所述溶剂选自水、二甲氧基乙烷、质量百分比浓度为10％的聚乙烯醇的水溶液、丙三醇、三缩二乙二醇及N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
[0022] 上述石墨烯量子点的制备方法使用具有六方晶体结构的氧化锌作为诱导石墨烯量子点生长的种子晶核，具有六方晶体结构的氧化锌与氧化石墨烯属于同种格子的晶体，且作为氧化物，氧化锌的暴露晶面上的氧原子能与氧化石墨烯上的羟基形成氢键而使氧化石墨烯被吸附在氧化锌的暴露晶面上，从而可以通过氧化锌作为种子晶核来诱导石墨烯量子点的生长并通过控制氧化锌的尺寸来间接控制吸附在氧化锌表面的氧化石墨烯的量和尺寸；并且，在随后的水热反应中，使氧化锌表面的氧化石墨烯保持吸附的同时被裂解，形成石墨烯量子点，也就间接的控制了石墨烯量子点的尺寸大小与分布情况，从而获得尺寸分布较窄的石墨烯量子点。
[0023] 并且，上述石墨烯量子点的制备方法相对于传统的自下而上的方法，工艺较为简单。
附图说明[0024] 图1为一实施方式的石墨烯量子点的制备方法的流程图；[0025] 图2为实施例1的石墨烯量子点的原子力显微镜(AFM)图；[0026] 图3为实施例1的石墨烯量子点的另一原子力显微镜(AFM)图。
具体实施方式[0027] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。
但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0028] 请参阅图1，一实施方式的石墨烯量子点的制备方法，包括如下步骤110至步骤150。
[0029] 步骤110：提供具有六方晶体结构的氧化锌作为种子晶核，具有六方晶体结构的氧化锌的粒径为5nm～30nm。
[0030] 具有六方晶体结构的氧化锌的[1000]和[1111]晶面为暴露的晶面。
石墨烯及氧化石墨烯较易生长于具有六方晶体结构的氧化锌的[1000]和[1111]晶面上。