本技术涉及碳量子点领域,介绍了一种新型金属掺杂碳量子点及其制备工艺。该工艺包括:1)邻苯二胺与2,5-二羟基苯甲醛反应生成席夫碱化合物;2)席夫碱化合物进一步处理以获得金属掺杂碳量子点。
背景技术
碳量子点(carbon dots,CDs)通常可以定义为尺寸小于10nm的具有优异荧光性能的类球形碳纳米颗粒。具有良好的分散性、生物相容性、低毒性、易于功能化修饰、原料丰富和成本低等优点,已经被广泛应用于光电器件、光催化、生物成像、生物医学、化学传感和生物治疗等领域。掺杂是调节碳点(CDs)物理化学性质的有效方法,近年来受到越来越多的关注。CD掺杂杂原子后,由于杂原子和碳原子的原子轨道重叠,以及杂原子的推拉电子效应,它们的电子结构、纳米结构和化学组成都会发生变化。与非金属原子相比,金属离子具有更多的电子和未占据的轨道,以及更大的原子半径,用金属离子掺杂CD可以通过改变CD的电子密度分布和能隙来引起光学、电子和磁性的显著变化。
当前在金属掺杂碳量子点的制备过程中,面临一些难点问题:1)金属掺杂率低,这是由于金属离子在溶剂热过程中会生成纳米金属氧化物,从而带来诸多负面影响;纳米金属氧化物的生成可能会干扰碳量子点的合成反应,导致反应的进行受到阻碍,从而降低反应的效率和产率;纳米金属氧化物的生成还可能影响产物的纯度,使掺杂率进一步降低;2)金属离子的氧化或还原性质对产物性能带来不利影响;具有氧化性质的金属离子可能与反应体系中的其他物质发生氧化反应,从而改变反应的路径和产物的分布,导致生成的碳量子点的性质和结构发生变化,影响其性能和应用;具有还原性质的金属离子可能会参与还原反应,消耗反应体系中的氧化剂或还原剂,从而影响反应的进行;此外,还原性质的金属离子还可能导致生成的碳量子点表面带有过多的负电荷,影响其稳定性和溶解性。
实现思路