碳纳米点合成(微波法)

碳纳米点合成（微波法）

【实验目的】

1、了解碳纳米点的基本性质（发光性质等）及应用前景

2、掌握微波法制备碳纳米点的操作过程

【实验仪器】

微波炉（提供微波加热），手提式紫外分析仪，去离子超纯水机，电子天平

【实验原理】

近年来，由碳元素构成的各种纳米材料诸如富勒烯、石墨烯、碳纳米管和碳纳米点等不断被发现，碳纳米材料以其优良的性质成为21世纪科技创新的前沿领域。尤其作为一种新型的碳纳米材料，碳纳米点因具有良好的水溶性、稳定性、低毒性、耐光漂白以及很好的生物相容性，正引起人们极大的关注，有望替代有机染料和多含重金属元素的半导体量子点在生物成像与传感、光催化及光电器件等领域的应用。

作为新型碳纳米材料，碳纳米点以其优异的物理和化学性质吸引了国内外学者的广泛关注和研究。为制备出荧光性能优良的碳纳米点，世界各国研究人员已经建立了多种制备碳纳米点的新方法。其中，微波技术已经成为一种重要的合成碳纳米点的化学手段。例如，2009年，Zhu等人报道了一种简单、经济的制备荧光碳纳米点的微波辅助热解法，具体过程为：将一定量的聚乙二醇（PEG-200）和糖类物质（葡萄糖和果糖等）溶解在蒸馏水中形成透明溶液，然后将该溶液在微波炉中加热，随着反应的进行，溶液颜色由无色逐渐变为黄色，最后为黑色，即得到了荧光碳纳米点。通过改变微波处理时间，可以很好地控制碳纳米点的尺寸及发光特性。微波处理时间越久，碳纳米点尺寸越大，发光向长波长移动。

【实验内容】

1、将1 g柠檬酸和1 g（2 g）尿素溶于20 mL去离子水中形成透明溶液；

2、将混合溶液放入750 W的微波炉中微波加热15 min左右，在此过程中反应液从无色溶液逐渐变为淡棕色溶液最后变为深褐色粘稠状固体，表明形成了碳纳米点；

3、取少量反应产物溶于去离子水中，置于紫外分析仪下，分析两种碳纳米点样品的发光特性。

【注意事项】

1、药品称量需认真，以免所制备的两种碳纳米点的发光性质差别不明显；

2、微波加热的时间要掌握好，加热时间太短或太长都会影响碳纳米点质量和发光性质。

【思考题】

正常情况下，柠檬酸和尿素质量比为1:1制备的碳纳米点发光为蓝色，1:2为绿色，但是为何有时所制备的两种碳纳米点发光颜色差别不明显？试分析可能原因。