石墨烯量子点是石墨烯家族中的重要成员,有望成为一种介于有机物和无机物间的新化学物质。烯以制备高品质石墨烯量子点为目标,采用自主研发的电化学方法一步制备出石墨烯量子点溶液,整个工艺过程简单,无污染,粒径小、层数低并分布可控,原料来源丰富和价廉,制备过程简易、耗能低、生产效率高、纯度高,可工业化量产的高质量石墨烯量子点的制备方法。专利布局:已形成上游制备方法和下游应用的发明专利6项。
产品初步测试结果如下:层厚 0.34~0.71nm(原子力显微镜 AFM),透射电子显微镜和动态光散射(DLS)粒径分布分析得到 5~21nm,XPS(X射线电子能谱)表征GQDs表面含有大量含氧和含氮官能团,蓝色和黄色荧光量子点已经能够批量化生产。
自上而下法是通过简单的物理化学作用,进行热解和机械剥离块状石墨,得到尺寸较小的GQDs,是最常用的制备方法,比如改进的Hummers法、水热合成法、等离子体刻蚀法、电化学法、微波和超声辅助法等。自上而下制备GQDs的方法具有原料便宜易得,制备工艺简便易行,并且能够进行大规模制备等优点。通过此方法所得的GQDs边缘上含有丰富的含氧官能团,具有良好的溶解性,同时也有利于其进一步进行化学修饰,但是这种方法也存在很多不足,比如制备生产过程中需要特殊的仪器设备,生产环境比较苛刻,且所得到的GQDs产率很低,碳环表面被大量含氧官能团修饰,破坏了六元环结构,自上而下的制备过程中不容易进行有效控制,最终得到的GQDs形貌和尺寸分布不稳定。
这截然不同的属性主要是由于氧化石墨烯薄膜的结构,由数以百万计的石墨
烯纳米片相互随机堆叠,层与层之间存在着纳米级的管力。
水分子在这些
纳
米
级
的
管
力
作
用
下
可
以
拖
动
小
原
子
和
分
子
。
本
周Nature
Communications的一篇报道中,曼彻斯特大学团队证明可以通过实践的化学
处理可以紧密关闭那些
nanocapillaries使用简单的化学处理纳米细管,这使
得石墨烯薄膜机械性能更强,并且完全不透气体、液体或强烈的化学物质。
例
如,
研究人员表明,