一种增强氧化石墨烯发光的方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 109437182 A(43)申请公布日 2019.03.08

(21)申请号 201811585959.0(22)申请日 2018.12.25

(71)申请人 吉林大学

地址 130012 吉林省长春市前进大街2699

号(72)发明人 刘冰冰　石利粉　李冰　

(74)专利代理机构 长春吉大专利代理有限责任

公司 22201

代理人 王恩远(51)Int.Cl.

C01B 32/198(2017.01)C01B 32/194(2017.01)

权利要求书1页 说明书2页 附图3页

(54)发明名称

一种增强氧化石墨烯发光的方法(57)摘要

本发明的一种增强氧化石墨烯发光的方法属于纳米发光材料的技术领域。步骤包括：制备氧化石墨烯分散液、制备氧化石墨烯薄膜、抽真

成空处理、滴入分散剂等步骤。本发明操作简单，

本低廉，无生物毒性，且生物兼容性好，可以快速有效地增强GO的发光强度，有望扩展在细胞成像，生物检测等领域的应用。

CN 109437182 ACN 109437182 A

权　利　要　求　书

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1.一种增强氧化石墨烯发光的方法，有以下步骤：1)将氧化石墨烯超声分散到去离子水中，得到均匀分散的氧化石墨烯分散液；2)利用真空抽滤装置制备氧化石墨烯薄膜；采用压印的方法将薄膜转移到Si衬底上；3)将步骤2)得到的样品抽真空处理16小时以上，得到干燥的氧化石墨烯薄膜；4)在干燥的氧化石墨烯薄膜上滴入分散剂，得到发光增强的氧化石墨烯。2.根据权利要求1所述的一种增强氧化石墨烯发光的方法，其特征在于，在步骤2)中，所述的真空抽滤装置中所用的微孔滤膜孔径为0.22μm。

3.根据权利要求1所述的一种增强氧化石墨烯发光的方法，其特征在于，在步骤4)中，所述的分散剂是水、乙醇或甲醇。

4.根据权利要求3任一所述的一种增强氧化石墨烯发光的方法，其特征在于，所述的分散剂是去离子水。

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CN 109437182 A

说　明　书

一种增强氧化石墨烯发光的方法

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技术领域

[0001]本发明属于纳米发光材料领域，尤其涉及一种增强氧化石墨烯(GO)发光的方法。背景技术

[0002]石墨烯优异的性能使其在超级电容器、场效应晶体管、复合材料、导热材料等多个领域都具有巨大的潜在应用价值。因此，大量基于石墨烯材料的研究近年来受到了科学界的高度重视。然而，石墨烯是零带隙半导体，大大限制了其在电子器件领域中的应用，如开关比低、漏电电流大等。并且，由于不存在带隙，无发光特性，使得其在光学领域中的应用也受到限制。因此，打开石墨烯带隙对其在太赫兹光谱、光电子领域等方面的应用具有重要意义。

[0003]氧化石墨烯(graphene oxide，GO)是石墨烯最重要的衍生物之一，因制备条件温和、具有大比表面积等优点，被广泛应用于生物、材料、医学和化学等领域。GO内部存在大量的氧化官能团，如羟基、羧基和环氧等基团。氧化官能团破坏了石墨烯片层的π共轭体系，使其电学性质和光学性质发生了很大变化，如由导电(石墨烯)变为绝缘(GO)。更值得关注的是，由于sp2/sp3碳的交替分布，打开了石墨烯的带隙，使其具有发光特性。GO的发光分布在可见及近红外波段，使其在生物监测和荧光标记领域具有巨大的潜在应用价值。但其内部含氧基团通常会引发电子空穴对的非辐射复合能力，致使GO具有非常低的发光效率。从而大大限制了其荧光特性在很多方面的巨大应用前景。因此，致力于增强氧化石墨稀的发光具有重要意义，有望扩展其在纳米电子、光伏器件和生物探测等方面的应用。[0004]以往增强发光的方法，主要集中于利用等离子体增强的方式，通常使用贵金属纳米粒子为增强剂。此方法中，贵金属纳米粒子的合成过程较复杂；贵金属粒子易发生聚集，保存条件苛刻；分散贵金属使用大量表面活性剂，影响增强效果，使用贵金属增强的方法具有操作复杂，成本较高，重复性较差等问题，因此开发操作简单，成本低廉，环境友好的增强方法具有重要的实用价值。

发明内容

[0005]为了克服背景技术存在的不足，本发明提供一种增强和调控GO发光特性的方法。[0006]本发明的技术方案如下：

[0007]一种增强氧化石墨烯发光的方法，有以下步骤：[0008]1)将氧化石墨烯超声分散到去离子水中，得到均匀分散的氧化石墨烯分散液；[0009]2)利用真空抽滤装置制备氧化石墨烯薄膜；采用压印的方法将薄膜转移到Si衬底上；

[0010]3)将步骤二得到的样品抽真空处理16小时以上，得到干燥的氧化石墨烯薄膜；[0011]4)在干燥的氧化石墨烯薄膜上滴入分散剂，得到发光增强的氧化石墨烯。[0012]在步骤2)中，所述的真空抽滤装置中所用的微孔滤膜孔径优选为0.22μm。[0013]在步骤4)中，所述的分散剂优选水、乙醇或甲醇；进一步优选去离子水。

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有益效果：

[0015]1、本发明的方法有效地增强了GO的发光，其中当使用水作分散剂时，可以使GO的发光强度增强16倍。[0016]2、本发明操作简单，成本低廉，无生物毒性，且生物兼容好，可以快速有效地增强GO的发光，有望扩展在细胞成像，生物检测等领域的应用。附图说明

[0017]图1是GO抽真空前后的红外吸收谱图。[0018]图2是GO抽真空前后的X射线衍射谱图。[0019]图3是滴去离子水时(1μL)，GO薄膜514nm激发波长PL光谱。[0020]图4是滴甲醇时(1μL)，GO薄膜514nm激发波长PL光谱。[0021]图5是滴乙醇时(1μL)，GO薄膜514nm激发波长PL光谱。

具体实施方式

[0022]下面结合具体实施例来进一步阐述本方法。[0023]在实施例1～3中，所用的测试样品均用以下方法获得：[0024]将GO超声分散到去离子水中，得到均匀分散的GO分散液。利用真空抽滤方法制备GO薄膜，所使用的微孔滤膜孔径为0.22μm。采用压印的方法将薄膜转移到Si衬底上。将GO薄膜抽真空处理(≥16h)，得到干燥GO样品。[0025]从图1中可以看出，抽真空16h后，GO的IR吸收谱图中位于3250cm-1处水的伸缩振动峰(ν说明GO内的水通过抽真空的方式去除。同时，XRD光谱中GO的d(001)表征层O-H)明显降低，间距的峰向小d值方向移动，从

移动到

如图2所示。GO层间距的减小，进一步证

明了GO内的水被去除。因此通过抽真空的方法，获得了干燥的GO薄膜。[0026]实施例1：

[0027]将上述干燥的GO薄膜进行PL光谱表征，激发波长为514nm。利用移液枪吸取1μL去离子水，滴到干燥的GO薄膜表面，进行PL光谱表征。如图3所示，吸水后，GO的PL增强了16倍。上述PL研究过程为原位测试，以确保GO薄膜PL强度分析的准确性。[0028]实施例2：

[0029]实施方案2与实施方案1相同。差别为滴入的分散剂为甲醇。如图4所示，滴入甲醇后，GO的PL增强了4倍。[0030]实施例3：

[0031]实施方案3与实施方案1相同。差别为滴入的分散剂为乙醇。如图5所示，滴入乙醇后，GO的PL增强了7倍。

[0032]根据以上数据结果可以发现，本发明利用去离子水、甲醇、乙醇等溶剂滴加至干燥的GO薄膜均可以有效地增强GO的PL强度。本发明操作简单，成本低廉，无生物毒性，且生物兼容好，可以快速有效地增强GO的发光强度，有望扩展在细胞成像，生物检测等领域的应用。

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图1

图2

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图3

图4

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图5

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