本發(fā)明屬于熒光碳納米顆粒制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于層狀過渡金屬碳化物的熒光碳納米顆粒的制備方法。

背景技術(shù)：

熒光碳納米顆粒作為一種新興的熒光納米材料，由于其具有的獨(dú)特性質(zhì)如高的光穩(wěn)定性、可調(diào)的激發(fā)和發(fā)射性能、低的細(xì)胞毒性、良好的生物相容性等，已經(jīng)在眾多領(lǐng)域如生物成像、生物檢測(cè)、光學(xué)器件、催化等顯示出了良好的應(yīng)用前景。到目前為止，主要有電化學(xué)合成、超聲波合成、微波熱解法、化學(xué)氧化法、水熱碳化法等方法來制備熒光碳納米顆粒。盡管目前已經(jīng)有較多關(guān)于制備熒光碳納米顆粒的文獻(xiàn)報(bào)道，但是利用層狀的過渡金屬碳化物在溶劑熱作用下來制備熒光碳納米顆粒的工作還鮮見報(bào)道。另一方面，層狀的過渡金屬碳化物經(jīng)過剝離處理后具有與石墨烯類似的片層結(jié)構(gòu)，其再經(jīng)過簡(jiǎn)單的溶劑熱反應(yīng)刻蝕掉過渡金屬組分后，可以很方便的制得具有與熒光石墨烯量子點(diǎn)類似結(jié)構(gòu)的熒光碳納米顆粒。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于層狀過渡金屬碳化物的熒光碳納米顆粒的制備方法。該制備方法先利用超聲處理來制得剝離的層狀過渡金屬碳化物，再利用溶劑熱反應(yīng)刻蝕掉過渡金屬組分來制得熒光碳納米顆粒。

具體步驟為：

(1)將層狀過渡金屬碳化物的本體粉末加入到N,N-二甲基甲酰胺中制得混合液，然后將混合液在0~30℃下利用100~1000W的細(xì)胞粉碎儀超聲5~48小時(shí)，制得濃度為0.05~1毫克/毫升的剝離的層狀過渡金屬碳化物分散液。

(2)將1重量份步驟(1)制得的剝離的層狀過渡金屬碳化物分散液轉(zhuǎn)入到反應(yīng)釜中，再加入0.5~5重量份的有機(jī)溶劑，在170~210℃下反應(yīng)1~24小時(shí)，即制得基于層狀過渡金屬碳化物的熒光碳納米顆粒。

所述層狀過渡金屬碳化物為Ti₃C₂、Ti₂C、V₂C和Nb₂C中的一種。

所述有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇和正丙醇中的一種。

所述化學(xué)試劑均為化學(xué)純及以上純度。

本發(fā)明所制備的基于層狀過渡金屬碳化物的熒光碳納米顆粒用熒光光譜儀和紫外-可見光分光光度計(jì)測(cè)試了其光學(xué)性能，結(jié)果表明其具有很好的光致熒光性能；用透射電子顯微鏡測(cè)試了其形貌和尺寸，結(jié)果表明其為直徑在4~9納米的球形顆粒；用拉曼光譜儀測(cè)試了其結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明其具有典型的碳的特征峰。本發(fā)明方法制備過程簡(jiǎn)單，制得的熒光碳納米顆粒具有熒光量子產(chǎn)率高，成本低，良好的生物相容性和光穩(wěn)定性能等特點(diǎn)，所制得的熒光碳納米顆粒在生物成像、光學(xué)器件，生物檢測(cè)等方面有很好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的基于層狀過渡金屬碳化物的熒光碳納米顆粒的熒光光譜圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的基于層狀過渡金屬碳化物的熒光碳納米顆粒的紫外-可見光吸收光譜圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的基于層狀過渡金屬碳化物的熒光碳納米顆粒的乙醇溶液在紫外燈下的熒光照片。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制備的基于層狀過渡金屬碳化物的熒光碳納米顆粒的透射電子顯微鏡照片。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1制備的基于層狀過渡金屬碳化物的熒光碳納米顆粒的拉曼光譜圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1:

(1)將60毫克層狀Ti₃C₂的本體粉末加入到200毫升N,N-二甲基甲酰胺中，所得混合液于15℃下利用500W的細(xì)胞粉碎儀超聲24小時(shí)，制得濃度為0.3毫克/毫升的剝離的層狀Ti₃C₂分散液。

(2)將10克步驟(1)制得的剝離的層狀Ti₃C₂分散液轉(zhuǎn)入到反應(yīng)釜中，再加入50克的乙醇，在200℃下反應(yīng)1小時(shí)，即制得基于層狀Ti₃C₂的熒光碳納米顆粒。

實(shí)施例2:

(1)將30毫克層狀Ti₃C₂的本體粉末加入到600毫升N,N-二甲基甲酰胺中，所得混合液于0℃下利用100W的細(xì)胞粉碎儀超聲5小時(shí)，制得濃度為0.05毫克/毫升的剝離的層狀Ti₃C₂分散液。

(2)將15克步驟(1)制得的剝離的層狀Ti₃C₂分散液轉(zhuǎn)入到反應(yīng)釜中，再加入7.5克的甲醇，在210℃下反應(yīng)2小時(shí)，即制得基于層狀Ti₃C₂的熒光碳納米顆粒。

實(shí)施例3:

(1)將30毫克層狀Ti₂C的本體粉末加入到200毫升N,N-二甲基甲酰胺中，所得混合液于20℃下利用1000W的細(xì)胞粉碎儀超聲30小時(shí)，制得濃度為0.15毫克/毫升的剝離的層狀Ti₂C分散液。

(2)將20克步驟(1)制得的剝離的層狀Ti₂C分散液轉(zhuǎn)入到反應(yīng)釜中，再加入20克的異丙醇，在190℃下反應(yīng)5小時(shí)，即制得基于層狀Ti₂C的熒光碳納米顆粒。

實(shí)施例4:

(1)將50毫克層狀Ti₂C的本體粉末加入到50毫升N,N-二甲基甲酰胺中，所得混合液于30℃下利用600W的細(xì)胞粉碎儀超聲48小時(shí)，制得濃度為1毫克/毫升的剝離的層狀Ti₂C分散液。

(2)將8克步驟(1)制得的剝離的層狀Ti₂C分散液轉(zhuǎn)入到反應(yīng)釜中，再加入20克的乙醇，在180℃下反應(yīng)15小時(shí)，即制得基于層狀Ti₂C的熒光碳納米顆粒。

實(shí)施例5:

(1)將40毫克層狀V₂C的本體粉末加入到80毫升N,N-二甲基甲酰胺中，所得混合液于10℃下利用400W的細(xì)胞粉碎儀超聲42小時(shí)，制得濃度為0.5毫克/毫升的剝離的層狀V₂C分散液。

(2)將20克步驟(1)制得的剝離的層狀V₂C分散液轉(zhuǎn)入到反應(yīng)釜中，再加入25克的甲醇，在170℃下反應(yīng)24小時(shí)，即制得基于層狀V₂C的熒光碳納米顆。

實(shí)施例6:

(1)將60毫克層狀Nb₂C的本體粉末加入到100毫升N,N-二甲基甲酰胺中，所得混合液于20℃下利用700W的細(xì)胞粉碎儀超聲18小時(shí)，制得濃度為0.6毫克/毫升的剝離的層狀Nb₂C分散液。

(2)將5克步驟(1)制得的剝離的層狀Nb₂C分散液轉(zhuǎn)入到反應(yīng)釜中，再加入20克的正丙醇，在200℃下反應(yīng)6小時(shí)，即制得基于層狀Nb₂C的熒光碳納米顆粒。