Модификация запрещенной энергетической зоны углеродных квантовых точек - заявка 2017101486 на патент на изобретение в РФ

1. Масштабируемый способ изготовления углеродных квантовых точек, имеющих желательные запрещенные зоны, причем вышеупомянутый способ включает:
воздействие окислителя на источник углерода при температуре реакции, причем в результате воздействия происходит образование углеродных квантовых точек; и
выбор желательного размера образующихся углеродных квантовых точек, где выбор происходит посредством, по меньшей мере, одного из следующих способов:
отделение образующихся углеродных квантовых точек желательного размера от других образующихся углеродных квантовых точек;
выбор температуры реакции, которая обеспечивает желательный размер образующихся углеродных квантовых точек; и
их сочетания.
2. Способ по п. 1, в котором воздействие включает ультразвуковое воздействие на источник углерода в присутствии окислителя.
3. Способ по п. 1, в котором воздействие включает нагревание источника углерода в присутствии окислителя при температуре реакции.
4. Способ по п. 3, в котором температура реакции составляет, по меньшей мере, приблизительно 100°C.
5. Способ по п. 3, в котором температура реакции составляет от приблизительно 100°C до приблизительно 150°C.
6. Способ по п. 1, в котором источник углерода выбирается из группы, включающей уголь, кокс, графит, углеродные нанотрубки, активированный углерод, технический углерод, фуллерены и их сочетания.
7. Способ по п. 1, в котором источник углерода включает уголь.
8. Способ по п. 7, в котором уголь выбирается из группы, которую составляют антрацит, битуминозный уголь, полубитуминозный уголь, метаморфизированный битуминозный уголь, асфальтены, асфальт, торф, лигнит, паровичный уголь, окаменевшая нефть и их сочетания.
9. Способ по п. 1, в котором источник углерода включает антрацит.
10. Способ по п. 1, в котором источник углерода включает битуминозный уголь.
11. Способ по п. 1, в котором окислитель включает кислоту.
12. Способ по п. 11, в котором кислота выбирается из группы, включающей серную у азотную кислоту, фосфорную кислоту, фосфорноватистую кислоту, дымящую серную кислоту, хлористоводородную кислоту, олеум, хлорсульфоновую кислоту и их сочетания.
13. Способ по п. 1, в котором окислитель представляет собой смесь серной кислоты и азотной кислоты.
14. Способ по п. 1, в котором окислитель включает азотную кислоту.
15. Способ по п. 1, дополнительно включающий стадию очистки образующихся углеродных квантовых точек.
16. Способ по п. 15, в котором очистка происходит перед стадией выбора желательного размера образующихся углеродных квантовых точек.
17. Способ по п. 15, в котором очистка выбирается из группы, включающей экстракцию, фильтрование, испарение, осаждение, диализ и их сочетания.
18. Способ по п. 15, в котором очистка включает экстракцию образующихся углеродных квантовых точек из реакционной смеси.
19. Способ по п. 15, в котором очистка включает нейтрализацию раствора, включающего образующиеся углеродные квантовые точки, фильтрование раствора и диализ раствора.
20. Способ по п. 1, дополнительно включающий стадию повышения квантового выхода углеродных квантовых точек.
21. Способ по п. 20, в котором повышение выхода происходит посредством осуществления гидротермической обработки углеродных квантовых точек, обработки углеродных квантовых точек одним или несколькими основаниями, обработки углеродных квантовых точек одним или несколькими гидроксидами, обработки углеродных квантовых точек одним или несколькими легирующими веществами, обработки углеродных квантовых точек одним или несколькими восстановителями, и их сочетаниями.
22. Способ по п. 20, в котором повышение выхода происходит посредством гидротермической обработки углеродных квантовых точек.
23. Способ по п. 20, в котором повышение выхода происходит посредством обработки углеродных квантовых точек одним или несколькими восстановителями.
24. Способ по п. 23, в котором восстановитель выбирают из группы, включающей гидразин, борогидрид натрия, тепло, свет, серу, сульфид натрия, гидросульфид натрия и их сочетания.
25. Способ по п. 1, в котором выбор включает выбор температуры реакции, которая обеспечивает желательный размер образующихся углеродных квантовых точек.
26. Способ по п. 25, в котором выбранная температура реакции представляет собой заданную температуру, которая остается постоянной в течение стадии воздействия.
27. Способ по п. 25, в котором выбранная температура реакции составляет от приблизительно 25°C до приблизительно 200°C.
28. Способ по п. 25, в котором выбранная температура реакции составляет от приблизительно 50°C до приблизительно 150°C.
29. Способ по п. 25, в котором выбранная температура реакции составляет от приблизительно 100°C до приблизительно 150°C.
30. Способ по п. 25, в котором желательный размер углеродных квантовых точек уменьшается по мере того, как увеличивается выбранная температура реакции.
31. Способ по п. 1, в котором выбор включает отделение образующихся углеродных квантовых точек желательного размера от других образующихся углеродных квантовых точек.
32. Способ по п. 31, в котором отделение включает фильтрование.
33. Способ по п. 32, в котором фильтрование выбирают из группы, включающей макрофильтрацию, микрофильтрацию, ультрафильтрацию, тангенциальную фильтрацию, тангенциальную ультрафильтрацию, мембранную фильтрация, диализ и их сочетания.
34. Способ по п. 32, в котором фильтрование происходит через пористую мембрану.
35. Способ по п. 34, в котором пористая мембрана включает поры, размеры которых составляют от приблизительно 1 кДа до приблизительно 100 кДа.
36. Способ по п. 32, в котором фильтрация происходит последовательно через множество пористых мембран.
37. Способ по п. 36, в котором пористые мембраны имеют различные размеры пор.
38. Способ по п. 1, в котором желательный размер углеродных квантовых точек включает интервал размеров.
39. Способ по п. 1, в котором желательный размер углеродных квантовых точек составляет от приблизительно 1 нм в диаметре до приблизительно 200 нм в диаметре.
40. Способ по п. 1, в котором желательный размер углеродных квантовых точек составляет от приблизительно 1 нм в диаметре до приблизительно 100 нм в диаметре.
41. Способ по п. 1, в котором желательный размер углеродных квантовых точек составляет от приблизительно 2 нм в диаметре до приблизительно 80 нм в диаметре.
42. Способ по п. 1, в котором углеродные квантовые точки включают графеновые квантовые точки.
43. Способ по п. 1, в котором углеродные квантовые точки функционализированы множеством функциональных групп.
44. Способ по п. 43, в котором функциональные группы выбирают из группы, включающей аморфный углерод, кислородные группы, карбонильные группы, карбоксильные группы, ароматические группы, алкановые группы, алкеновые группы, кетонные группы, сложные эфиры, амины, амиды и их сочетания.
45. Способ по п. 1, в котором углеродные квантовые точки функционализированы на краях множеством функциональных групп.
46. Способ по п. 1, в котором углеродные квантовые точки имеют единственный слой.
47. Способ по п. 1, в котором углеродные квантовые точки имеют множество слоев.
48. Способ по п. 47, в котором углеродные квантовые точки имеют от приблизительно двух слоев до приблизительно четырех слоев.
49. Способ по п. 1, в котором углеродные квантовые точки имеют кристаллическую гексагональную структуру.
50. Способ по п. 1, в котором углеродные квантовые точки являются фотолюминесцентными.
51. Способ по п. 1, в котором углеродные квантовые точки имеют запрещенные зоны, которые составляют от приблизительно 0,5 эВ до приблизительно 3 эВ.
52. Способ по п. 1, в котором углеродные квантовые точки имеют запрещенные зоны, которые составляют от приблизительно 2 эВ до приблизительно 3 эВ.
53. Способ по п. 1, причем в данном способе углеродные квантовые точки образуются в больших количествах.
54. Способ по п. 53, в котором большие количества составляют более чем приблизительно 1 кг углеродных квантовых точек.
55. Способ по п. 53, в котором большие количества составляют от приблизительно 1 г углеродных квантовых точек до приблизительно 10 тонн углеродных квантовых точек.
Наверх