物理化学学报 >> 2021, Vol. 37 >> Issue (10): 2005004.doi: 10.3866/PKU.WHXB202005004
收稿日期:
2020-05-05
录用日期:
2020-06-05
发布日期:
2020-06-11
通讯作者:
李洪光,郝京诚
E-mail:hgli@sdu.edu.cn;jhao@sdu.edu.cn
基金资助:
Ning Feng1,2, Hongguang Li1,*(), Jingcheng Hao1,*(
)
Received:
2020-05-05
Accepted:
2020-06-05
Published:
2020-06-11
Contact:
Hongguang Li,Jingcheng Hao
E-mail:hgli@sdu.edu.cn;jhao@sdu.edu.cn
About author:
Email: jhao@sdu.edu.cn (J.H.), Tel.: +86-531-88363963 (J.H.)Supported by:
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。
MSC2000:
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): 2005004.
Ning Feng, Hongguang Li, Jingcheng Hao. Toward the Neutralization of Carbon Dots Prepared by Mixed Acid Reflux[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2021, 37(10): 2005004.
1 |
Lim S. Y. ; Shen W. ; Gao Z. Q Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 362.
doi: 10.1039/c4cs00269e |
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 |
Shen L. M. ; Liu J Talanta 2016, 156-157, 245.
doi: 10.1016/j.talanta.2016.05.028 |
4 | He P. ; Yuan F. L. ; Wang Z. F. ; Tan Z. A. ; Fan L. Z Acta Phys. -Chim. Sin. 2018, 34 (11), 1250. |
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.WHXB201804041 |
|
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 | Hu C. ; Mu Y. ; Li M. ; Qiu J Acta Phys. -Chim. Sin. 2019, 35 (6), 572. |
胡超; 穆野; 李明宇; 邱介山. 物理化学学报, 2019, 35 (6), 572.
doi: 10.3866/PKU.WHXB201806060 |
|
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
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 |
Liu H. P. ; Ye T. ; Mao C. D Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46 (34), 6473.
doi: 10.1002/anie.200701271 |
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 |
Ray S. C. ; Saha A. ; Jana N. R. ; Sarkar R J. Phys. Chem. C 2009, 113 (43), 18546.
doi: 10.1021/jp905912n |
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 |
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 |
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 |
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 | Tang S. H. ; Huang J. B. ; Dai L. R. ; Wang C. Z. ; Fu H. L Acta Chim. Sin. 2002, 60 (1), 1. |
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:0567-7351.2002.01.001 |
|
31 | Zhu B. Y. ; Zhang P. ; Huang J. B. ; Zhao G. X Acta Phys. -Chim. Sin. 1999, 15 (2), 110. |
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.WHXB19990204 |
|
32 |
Lu T. ; Li Z. H. ; Huang J. B. ; Fu H. L Langmuir 2008, 24 (19), 10723.
doi: 10.1021/la801301v |
33 |
Li H. G. ; Hao J. C J. Phys. Chem. B 2008, 112 (34), 10497.
doi: 10.1021/jp802235g |
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 |
Ding H. ; Yu S. B. ; Wei J. S. ; Xiong H. M ACS Nano 2016, 10, 484.
doi: 10.1021/acsnano.5b05406 |
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 |
Bao L. ; Liu C. ; Zhang Z. L. ; Pang D. W Adv. Mater. 2015, 27, 1663.
doi: 10.1002/adma.201405070 |
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 |
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 |
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 |
[1] | 刘源, 李卫东, 吴捍, 卢思宇. 碳点增强的Ru纳米颗粒复合材料用于碱性条件下高效电解水析氢[J]. 物理化学学报, 2021, 37(7): 2009082 -0 . |
[2] | 胡超,穆野,李明宇,邱介山. 纳米碳点的制备与应用研究进展[J]. 物理化学学报, 2019, 35(6): 572 -590 . |
[3] | 刘新科,王佳乐,许楚瑜,罗江流,梁迪斯,岑俞诺,吕有明,李治文. 单层,少层和块状WS2薄膜中声子位移随温度的变化[J]. 物理化学学报, 2019, 35(10): 1134 -1141 . |
[4] | 刘金龙,林亮珍,胡锦凤,白明洁,陈良贤,魏俊俊,黑立富,李成明. 微波法制备纳米碳点反应机制与发光机理[J]. 物理化学学报, 2018, 34(1): 92 -98 . |
[5] | 尹璐,梁程,陈可先,赵琛烜,姚加,李浩然. 含TEMPO配合物的合成、表征、谱学性质及光猝灭机理[J]. 物理化学学报, 2017, 33(7): 1390 -1398 . |
[6] | 桑丽霞,蔺佳,葛昊,雷蕾. 利用强度调制光电流/光电压谱研究碳点/KOH电解液界面的动力学行为[J]. 物理化学学报, 2017, 33(12): 2454 -2462 . |
[7] | 徐逸婷,陈龙,陈卓. 石墨碳纳米材料光学性质在生化传感领域的应用[J]. 物理化学学报, 2017, 33(1): 28 -39 . |
[8] | 冯磊,郝京诚. LA/C14DMAO/H2O体系多结构自组装体及其模板金纳米材料制备与性能[J]. 物理化学学报, 2016, 32(1): 380 -390 . |
[9] | 冯昌,邓晓燕,倪晓晓,李卫兵. 碳点修饰多孔ZnO纳米棒增强光催化性能[J]. 物理化学学报, 2015, 31(12): 2349 -2357 . |
[10] | 乔荫颇, 殷海荣, 张燕斌, 潘云娟, 乔璐, 刘婷. CaF2对CaO-CaF2-B2O3-SiO2:Sm2O3玻璃的光致发光增强效应[J]. 物理化学学报, 2013, 29(09): 2056 -2061 . |
[11] | 宁汇, 侯民强, 梅清清, 杨德重, 韩布兴. 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐+水+醇体系的相行为[J]. 物理化学学报, 2013, 29(04): 678 -682 . |
[12] | 何朋, 高相东, 吴历斌, 蒋正武, 王彩露, 李效民. 碱式硫酸锌转化法制备ZnO多孔片及其光致发光性能[J]. 物理化学学报, 2013, 29(04): 874 -880 . |
[13] | 王煜, 陈静, 廖清, 孙伟, 厉建龙, 张建平, 吴凯. 铝热反应法制备双股类螺旋Zn2SnO4单晶纳米带[J]. 物理化学学报, 2012, 28(10): 2500 -2506 . |
[14] | 乔荫颇, 朱振峰, 张燕斌, 刘佃光, 王冰清, 张志春. Ce/Tb/Sm共掺杂CaO-B2O3-SiO2发光玻璃的白光发射及其发光颜色调控[J]. 物理化学学报, 2012, 28(03): 706 -710 . |
[15] | 许邹明, 王玉霞, 戴鹏, 孔维权. 小分子有机硅单体N-(3-三甲氧基硅基乙基)乙二胺的有效蓝色发光[J]. 物理化学学报, 2012, 28(03): 733 -738 . |
|