基于混酸回流制备碳点的中和过程

冯宁 李洪光 郝京诚

引用本文: 冯宁, 李洪光, 郝京诚. 基于混酸回流制备碳点的中和过程[J]. 物理化学学报, 2021, 37(10): 200500. doi: 10.3866/PKU.WHXB202005004 shu
Citation:  Ning Feng, Hongguang Li, Jingcheng Hao. Toward the Neutralization of Carbon Dots Prepared by Mixed Acid Reflux[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2021, 37(10): 200500. doi: 10.3866/PKU.WHXB202005004 shu

基于混酸回流制备碳点的中和过程

    通讯作者: 李洪光, hgli@sdu.edu.cn; 郝京诚, jhao@sdu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 21875129

摘要: 作为碳纳米材料家族的一颗新星,碳点因具有奇特的光致发光特性、良好的生物相容性和稳定性而受到广泛关注。其制备方法通常可以归纳为“自上而下”和“自下而上”两种,而混酸回流是一种自上而下制备碳点的重要方法,中和是其中不可缺少的步骤。本文以富勒烯副产炭灰为原料,利用混酸回流方法制备了黄光发射的碳点,系统研究了NaOH、Na2CO3、K2CO3和NH3·H2O四种不同中和试剂对碳点结构和发光特性的影响。热重分析、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱的研究结果表明:中和试剂的改变,影响碳点表面酸性官能团的解离程度,该结论被表面活性剂复配体系的相行为研究结果所印证。碳点结构的变化,影响了碳点的表面态,导致碳点光谱特性,如紫外-可见吸收和荧光光谱的改变。选用了四种中和试剂中,Na2CO3处理得到的碳点表现出最优的发光性能。我们的研究还表明:中和试剂的选用是调节混酸回流方式,制备碳点性能的重要途径。而且碳点反离子的改变对其发光性能也具有明显影响。总之,中和试剂的碱性和反离子种类共同影响着碳点的表面结构,带来了不同的性能。这项工作提示着研究者在未来制备碳点时有必要将中和试剂的种类作为一项实验条件。

English

    1. [1]

      Lim, S. Y.; Shen, W.; Gao, Z. Q. Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 362. doi: 10.1039/c4cs00269e

    2. [2]

      Zhu, S. J.; Song, Y. B.; Zhao, X. H.; Shao, J. R.; Zhang, J. H.; Yang, B. Nano Res. 2015, 8 (2), 355. doi: 10.1007/s12274-014-0644-3

    3. [3]

      Shen, L. M.; Liu, J. Talanta 2016, 156-157, 245. doi: 10.1016/j.talanta.2016.05.028

    4. [4]

      贺平, 袁方龙, 王子飞, 谭占鳌, 范楼珍.物理化学学报, 2018, 34 (11), 1250. doi: 10.3866/PKU.WHXB201804041He, P.; Yuan, F. L.; Wang, Z. F.; Tan, Z. A.; Fan, L. Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2018, 34 (11), 1250. doi: 10.3866/PKU.WHXB201804041

    5. [5]

      Chen, B. B.; Liu, M. L.; Li, C. M.; Huang, C. Z. Adv. Colloid Interface Sci. 2019, 270, 165. doi: 10.1016/j.cis.2019.06.008

    6. [6]

      胡超, 穆野, 李明宇, 邱介山.物理化学学报, 2019, 35 (6), 572. doi: 10.3866/PKU.WHXB201806060Hu, C.; Mu, Y.; Li, M.; Qiu, J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2019, 35 (6), 572. doi: 10.3866/PKU.WHXB201806060

    7. [7]

      Xu, X. Y.; Ray, R.; Gu, Y. L.; Ploehn, H. J.; Gearheart, L.; Raker, K.; Scrivens, W. A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126 (40), 12736. doi: 10.1021/ja040082h

    8. [8]

      Sun, Y. P.; Zhou, B.; Lin, Y.; Wang, W.; Fernando, K. A. S.; Pathak, P.; Meziani, M. J.; Harruff, B. A.; Wang, X.; Wang, H. F.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128 (24), 7756. doi: 10.1021/ja062677d

    9. [9]

      Bourlinos, A. B.; Stassinopoulos, A.; Anglos, D.; Zboril, R.; Karakassides, M.; Giannelis, E. P. Small 2008, 4 (4), 455. doi: 10.1002/smll.200700578

    10. [10]

      Bourlinos, A. B.; Stassinopoulos, A.; Anglos, D.; Zboril, R.; Georgakilas, V.; Giannelis, E. P. Chem. Mater. 2008, 20 (14), 4539. doi: 10.1021/cm800506r

    11. [11]

      Li, H. T.; He, X. D.; Kang, Z. H.; Huang, H.; Liu, Y.; Liu, J. L.; Lian, S. Y.; Tsang, C. H. A.; Yang, X. B.; Lee, S. T. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49 (26), 4430. doi: 10.1002/anie.200906154

    12. [12]

      Tao, H. Q.; Yang, K.; Ma, Z.; Wan, J. M.; Zhang, Y. J.; Kang, Z. H.; Liu, Z. Small 2012, 8 (2), 281. doi: 10.1002/smll.201101706

    13. [13]

      Wu, M. B.; Wang, Y.; Wu, W. T.; Hu, C.; Wang, X. N.; Zheng, J. T.; Li, Z. T.; Jiang, B.; Qiu, J. S. Carbon 2014, 78, 480. doi: 10.1016/j.carbon.2014.07.029

    14. [14]

      Wang, Y.; Wu, W. T.; Wu, M. B.; Sun, H. D.; Xie, H.; Hu, C.; Wu, X. Y.; Qiu, J. S. New Carbon Mater. 2015, 30 (6), 550. doi: 10.1016/S1872-5805(15)60204-9

    15. [15]

      Shao, X.; Wu, W.; Wang, R.; Zhang, J.; Li, Z.; Wang, Y.; Zheng, J.; Xia, W.; Wu, M. J. Catal. 2016, 344, 236. doi: 10.1016/j.jcat.2016.09.006

    16. [16]

      Ye, R. Q.; Xiang, C. S.; Lin, J.; Peng, Z. W.; Huang, K. W.; Yan, Z.; Cook, N. P.; Samuel, E. L. G.; Hwang, C.; Ruan, G.; et al. Nat. Commun. 2013, 4, 2943. doi: 10.1038/ncomms3943

    17. [17]

      Hu, C.; Yu, C.; Li, M. Y.; Wang, X. N.; Yang, J. Y.; Zhao, Z. B.; Eychmüller, A.; Sun, Y. P.; Qiu, J. S. Small 2014, 10 (23), 4926. doi: 10.1002/smll.201401328

    18. [18]

      Li, M. Y.; Hu, C.; Yu, C.; Wang, S.; Zhang, P.; Qiu, J. S. Carbon 2015, 91, 291. doi: 10.1016/j.carbon.2015.04.083

    19. [19]

      Dong, Y. Q.; Lin, J. P.; Chen, Y. M.; Fu, F. F.; Chi, Y. W.; Chen, G. N. Nanoscale 2014, 6, 7410. doi: 10.1039/c4nr01482k

    20. [20]

      Sun, D.; Ban, R.; Zhang, P. H.; Wu, G. H.; Zhang, J. R.; Zhu, J. J. Carbon 2013, 64, 424. doi: 10.1016/j.carbon.2013.07.095

    21. [21]

      Peng, J.; Gao, W.; Gupta, B. K.; Liu, Z.; Romero-Aburto, R.; Ge, L. H.; Song, L.; Alemany, L. B.; Zhan, X. B.; Gao, G. H.; et al. Nano Lett. 2012, 12 (2), 844. doi: 10.1021/nl2038979

    22. [22]

      Qiao, Z. A.; Wang, Y. F.; Gao, Y.; Li, H. W.; Dai, T. Y.; Liu, Y. L.; Huo, Q. S. Chem. Commun. 2009, 46 (46), 8812. doi: 10.1039/c0cc02724c

    23. [23]

      Liu, H. P.; Ye, T.; Mao, C. D. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46 (34), 6473. doi: 10.1002/anie.200701271

    24. [24]

      Tian, L.; Ghosh, D.; Chen, W.; Pradhan, S.; Chang, X. J.; Chen, S. W. Chem. Mater. 2009, 21 (13), 2803. doi: 10.1021/cm900709w

    25. [25]

      Ray, S. C.; Saha, A.; Jana, N. R.; Sarkar, R. J. Phys. Chem. C 2009, 113 (43), 18546. doi: 10.1021/jp905912n

    26. [26]

      Zhang, Q. H.; Sun, X. F.; Ruan, H.; Yin, K. Y.; Li, H. G. Sci. China Mater. 2017, 60 (2): 141. doi: 10.1007/s40843-016-5160-9

    27. [27]

      Sun, X. F.; Chen, M. J.; Zhang, Y. Q.; Yin, Y. J.; Zhang, L. W.; Li, H. G.; Hao, J. C. J. Mater. Chem. B 2018, 6 (43), 7021. doi: 10.1039/c8tb00630j

    28. [28]

      Zhou, S. J.; Zhang, L. W.; Feng, Y. Q.; Li, H. G.; Chen, M. J.; Pan, W.; Hao, J. C. Chem. -Eur. J. 2018, 24 (62), 16609. doi: 10.1002/chem.201803612

    29. [29]

      Sun, X. F.; Zhang, Q. H.; Yin, K. Y. Zhou, S. J.; Li, H. G. Chem. Commun. 2016, 52, 12024. doi: 10.1039/c6cc05783g

    30. [30]

      唐世华, 黄建滨, 戴乐蓉, 王传忠, 付宏兰.化学学报, 2002, 60 (1), 1. doi: 10.3321/j.issn:0567-7351.2002.01.001Tang, S. H.; Huang, J. B.; Dai, L. R.; Wang, C. Z.; Fu, H. L. Acta Chim. Sin. 2002, 60 (1), 1. doi: 10.3321/j.issn:0567-7351.2002.01.001

    31. [31]

      朱㻉瑶, 张镤, 黄建滨, 赵国玺.物理化学学报, 1999, 15 (2), 110. doi: 10.3866/PKU.WHXB19990204Zhu, B. Y.; Zhang, P.; Huang, J. B.; Zhao, G. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 1999, 15 (2): 110. doi: 10.3866/PKU.WHXB19990204

    32. [32]

      Lu, T.; Li, Z. H.; Huang, J. B.; Fu, H. L. Langmuir 2008, 24 (19), 10723. doi: 10.1021/la801301v

    33. [33]

      Li, H. G.; Hao, J. C. J. Phys. Chem. B 2008, 112 (34), 10497. doi: 10.1021/jp802235g

    34. [34]

      Xu, X. Y.; Bao, Z. J.; Tang, W. S.; Wu, H. Y.; Pan, J.; Hu, J. G.; Zeng, H. B. Carbon 2017, 121, 201. doi: 10.1016/j.carbon.2017.05.095

    35. [35]

      Ding, H.; Yu, S. B.; Wei, J. S.; Xiong, H. M. ACS Nano 2016, 10, 484. doi: 10.1021/acsnano.5b05406

    36. [36]

      Chen, D. Q.; Gao, H. B.; Chen, X.; Fang, G. L.; Yuan, S.; Yuan, Y. J. ACS Photonics 2017, 4, 2352. doi: 10.1021/acsphotonics.7b00675

    37. [37]

      Bao, L.; Liu, C.; Zhang, Z. L.; Pang, D. W. Adv. Mater. 2015, 27, 1663. doi: 10.1002/adma.201405070

    38. [38]

      Yuan, Y. H.; Liu, Z. X.; Li, R. S.; Zou, H. Y.; Lin, M.; Liu, H.; Huang, C. Z. Nanoscale 2016, 8, 6770. doi: 10.1039/C6NR00402D

    39. [39]

      Han, L.; Liu, S. G.; Dong, J. X.; Liang, J. Y.; Li, L. J.; Li, N. B.; Luo, H. Q. J. Mater. Chem. C 2017, 5, 10785. doi: 10.1039/C7TC03314A

    40. [40]

      Yuan, K.; Zhang, X. H.; Qin, R. H.; Ji, X. F.; Cheng, Y. H.; Li, L. L.; Yang, X. J.; Lu, Z. M.; Liu, H. J. Mater. Chem. C 2018, 6, 12631. doi: 10.1039/C8TC04468F

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  14
  • 文章访问数:  638
  • HTML全文浏览量:  111
文章相关
  • 发布日期:  2021-10-15
  • 收稿日期:  2020-05-05
  • 接受日期:  2020-06-05
  • 修回日期:  2020-06-05
  • 网络出版日期:  2020-06-11
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章