CN112723325B - 一种磷掺杂石墨相氮化碳纳米片及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及荧光检测技术领域，提供了一种磷掺杂石墨相氮化碳纳米片及其制备方法和应用。本发明首先采用热分解法制备石墨相氮化碳固体粉末，将石墨相氮化碳固体粉末在水中进行超声分散，之后通过离心分离和过滤，得到磷掺杂石墨相氮化碳纳米片。本发明利用元素掺杂和超声剥离的方法，将块体相的磷掺杂石墨相氮化碳制备成比表面积大且带有孔洞的纳米片，所得磷掺杂石墨相氮化碳纳米片荧光性能好，稳定性好，且对铁离子具有选择性响应，适用于痕量铁离子的分析检测。实施例结果表明，将本发明的磷掺杂石墨相氮化碳应用于铁离子的检测，检测限可以达到1.63μmol/L。

Description

一种磷掺杂石墨相氮化碳纳米片及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及荧光检测技术领域，尤其涉及一种磷掺杂石墨相氮化碳纳米片及其制备方法和应用。
背景技术
迄今为止，金属离子检测的方法有许多，如荧光法、分光光度法、电化学法和色谱法等。其中荧光法的特点是可以通过测定引入分析物后的荧光强度的减小值，间接计算分析物的浓度。相比较其他方法，荧光法对样品无损伤甚至可以可逆使用，操作简便可实现微量检测，仪器设备简单。
石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种能被可见光响应的有机非金属半导体材料，与传统半导体相比，它具有独特的材料结构和电子结构，由于共价键结合了C-N杂环使其在性能上也有优越性，如耐磨性良好、热稳定性以及化学稳定性高、荧光性能良好等。随着研究的不断深入，发现g-C3N4在传感、医学、催化、发光调控等方面有很好地应用前景。
铁离子(Fe3+)是人类健康和水体环境中的重要营养元素之一，但是铁的过量摄入和积累会导致副作用和不可逆转的损害。目前，尚没有利用g-C3N4对铁离子进行荧光检测的相关报道。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种磷掺杂石墨相氮化碳(P-g-C3N4)纳米片及其制备方法和应用。本发明提供的磷掺杂石墨相氮化碳纳米片具有良好的荧光性能和稳定性，且对铁离子具有选择性响应，适用于痕量铁离子的分析检测。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种磷掺杂石墨相氮化碳纳米片的制备方法，包括以下步骤：
(1)将含氮有机物和磷酸铵盐混合后进行热分解，得到磷掺杂石墨相氮化碳固体粉末；
(2)将所述磷掺杂石墨相氮化碳固体粉末和水混合后进行超声分散，得到磷掺杂石墨相氮化碳悬浮液；
(3)将所述磷掺杂石墨相氮化碳悬浮液进行离心分离，将所得上清液过滤，得到磷掺杂石墨相氮化碳纳米片的胶体溶液。
优选的，所述含氮有机物包括三聚氰胺和/或尿素；所述磷酸铵盐包括磷酸铵、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的一种或几种；所述含氮有机物和磷酸铵盐的摩尔比为0.024:0.0004～0.0075。
优选的，所述热分解的温度为500～650℃，时间为3.5～6h，升温至所述热分解的温度的升温速率为3～6℃/min。
优选的，所述磷掺杂石墨相氮化碳固体粉末和水的质量比为1:300～500。
优选的，所述超声分散的时间为10～13h，功率为50～70Hz。
优选的，所述离心分离包括依次进行的第一离心分离和第二离心分离，所述第一离心分离的转速为7000～9000r/min，时间为6～9min；所述第二离心分离的转速为10000～12000r/min，时间为15～20min。
优选的，所述过滤用滤膜为水相微孔滤膜。
本发明提供了上述方案所述制备方法制备的磷掺杂石墨相氮化碳纳米片，所述磷掺杂石墨相氮化碳纳米片的尺寸为50～100nm。
本发明提供了上述方案所述磷掺杂石墨相氮化碳纳米片在荧光传感检测铁离子中的应用。
本发明提供了一种磷掺杂石墨相氮化碳纳米片的制备方法，本发明首先采用热分解法制备石墨相氮化碳固体粉末，将石墨相氮化碳固体粉末在水中进行超声分散，之后通过离心分离和过滤，得到磷掺杂石墨相氮化碳纳米片的胶体溶液。本发明利用元素掺杂和超声剥离的方法，将块状的磷掺杂石墨相氮化碳制备成比表面积大且带有孔洞的纳米片，所得磷掺杂石墨相氮化碳纳米片均匀稳定的分散在胶体溶液中，不易发生团聚，且荧光性能好，表现出明显的丁达尔现象和蓝色荧光特性，对铁离子具有选择性响应，适用于生物、食品、环境等复杂样品中痕量铁离子的分析检测。实施例结果表明，将本发明的磷掺杂石墨相氮化碳纳米片应用于铁离子的检测，检测限可以达到1.63μmol/L。
附图说明
图1为本发明实施例中制备P-g-C3N4纳米片的过程示意图；
图2为实施例1中P-g-C3N4固体粉末和P-g-C3N4纳米片的微观形貌图，其中(a)为P-g-C3N4固体粉末的SEM图，(b)为P-g-C3N4纳米片TEM图，(b)右上角的插图为P-g-C3N4纳米片胶体溶液在激光照射下的荧光效果图；
图3为实施例1中P-g-C3N4固体粉末和P-g-C3N4纳米片的XRD图；
图4为实施例1中P-g-C3N4固体粉末和P-g-C3N4纳米片的FT-IR图；
图5为实施例1中P-g-C3N4固体粉末和P-g-C3N4纳米片的紫外光谱；
图6为实施例1中P-g-C3N4固体粉末和P-g-C3N4纳米片的荧光光谱，右上角的插图为P-g-C3N4纳米片胶体溶液在紫外光照射下的荧光效果图；
图7为实施例2中P-g-C3N4纳米片对铁离子选择性的测试结果图，其中(a)为P-g-C3N4纳米片胶体溶液中加入Fe3+,Cu2+,Al3+,Zn2+,Sr2+,Mg2+,Cr2+,Bb2+后的荧光强度变化图，(b)为向含有Cu2+,Al3+,Zn2+,Sr2+,Mg2+,Cr2+,Bb2+的P-g-C3N4纳米片胶体溶液中加入Fe3+后的荧光强度变化图；
图8为实施例3中P-g-C3N4纳米片胶体溶液加入Fe3+前后的荧光寿命曲线；
图9为P-g-C3N4纳米胶体溶液中加入不同浓度的Fe3+后的荧光强度测试结果，右上角的插图为线性拟合曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种磷掺杂石墨相氮化碳纳米片的制备方法，包括以下步骤：
(1)将含氮有机物和磷酸铵盐混合后进行热分解，得到磷掺杂石墨相氮化碳固体粉末；
(2)将所述磷掺杂石墨相氮化碳固体粉末和水混合后进行超声分散，得到磷掺杂石墨相氮化碳悬浮液；
(3)将所述磷掺杂石墨相氮化碳悬浮液进行离心分离，将所得上清液过滤，得到磷掺杂石墨相氮化碳纳米片。
本发明将含氮有机物和磷酸铵盐混合后进行热分解，得到磷掺杂石墨相氮化碳(P-g-C3N4)固体粉末。在本发明中，所述含氮有机物优选包括三聚氰胺和/或尿素，更优选为三聚氰胺；所述磷酸铵盐优选包括磷酸铵、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的一种或几种，更优选为磷酸氢二铵；本发明使用磷酸铵盐为磷源，能够避免杂质的引入；所述含氮有机物和磷酸铵盐的摩尔比优选为0.024:0.0004～0.0075，更优选为0.024:0.001～0.005。
在本发明中，所述含氮有机物和磷酸铵盐混合的方法优选为：将含氮有机物和磷酸铵盐混合后进行研磨，之后将混合固体粉末和水搅拌混合，得到混合料液；将所述混合料液干燥后再次研磨，得到含氮有机物和磷酸铵盐的混合料。在本发明中，所述混合固体粉末和水的用量比优选为3.2g:50mL，所述搅拌混合的时间优选为1h，所述干燥的温度优选为60℃，时间优选为12h；本发明对所述研磨的条件没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的条件，能够得到混合均匀的固体粉末即可。
在本发明中，所述热分解的温度优选为500～650℃，更优选为550～600℃，所述热分解的时间优选为3.5～6h，更优选为4h，升温至所述热分解的温度的升温速率优选为3～6℃/min；所述热分解优选在井式炉中进行。在热分解过程中，三聚氰胺发生热解生成石墨相氮化碳，同时磷酸盐铵盐发生热解，生成的磷原子掺杂在石墨相氮化碳中，得到磷掺杂石墨相氮化碳。本发明将磷掺杂在石墨相氮化碳中，能够使石墨相氮化碳的荧光峰会发生红移且峰宽边宽，但是不会改变纯石墨相氮化碳的光吸收的波长范围。
热分解完成后，本发明优选所得聚合产物自然冷却至室温后进行研磨，得到磷掺杂石墨相氮化碳固体粉末；本发明所得磷掺杂石墨相氮化碳固体粉末为块体相。
得到磷掺杂石墨相氮化碳固体粉末后，本发明将所述磷掺杂石墨相氮化碳固体粉末和水混合后进行超声分散，得到磷掺杂石墨相氮化碳悬浮液。在本发明中，所述磷掺杂石墨相氮化碳固体粉末和水质量比优选为1:300～500，更优选为1:350～450；所述超声分散的时间优选为10～13h，更优选为11～12h，功率优选为50～70Hz，更优选为55～65Hz。本发明通过超声分散将块体相的磷掺杂石墨相氮化碳固体粉末进行剥离，所得磷掺杂石墨相氮化碳悬浮液为块体相磷掺杂石墨相氮化碳和纳米片状磷掺杂石墨相氮化碳的混合物。
得到磷掺杂石墨相氮化碳悬浮液后，本发明将所述磷掺杂石墨相氮化碳悬浮液进行离心分离，将所得上清液过滤，得到磷掺杂石墨相氮化碳纳米片(P-g-C3N4纳米片)。在本发明中，所述离心分离优选包括依次进行的第一离心分离和第二离心分离，所述第一离心分离的转速优选为7000～9000r/min，更优选为8000r/min，时间优选为7～9min，更优选为8min；所述第二离心分离的转速优选为10000～12000r/min，更优选为10000～11000r/min，时间优选为15～20min，更优选为15～18min。在本发明中，具体是将第一离心分离后所得上清液进行第二离心分离。本发明通过第一离心分离和第二离心分离将未溶沉淀和大尺寸磷掺杂石墨相氮化碳分离除去。
在本发明中，所述过滤用滤膜优选为水相微孔滤膜。过滤后所得滤液即为本发明的磷掺杂石墨相氮化碳纳米片胶体溶液，本发明最终所得磷掺杂石墨相氮化碳纳米片以胶体溶液的形式存在，磷掺杂石墨相氮化碳纳米片高度均匀的分散在胶体溶液中，稳定性好。在本发明中，所得磷掺杂石墨相氮化碳纳米片胶体溶液的浓度优选为0.06mg/mL。
本发明还提供了上述方案所述制备方法制备的磷掺杂石墨相氮化碳纳米片，所述磷掺杂石墨相氮化碳纳米片的尺寸为50～100nm，优选为60～80nm。本发明提供的磷掺杂石墨相氮化碳纳米片以胶体溶液形式存在，纳米片高度均匀分散在胶体溶液中，不易发生团聚，荧光性能好，且对铁离子具有选择性响应。
本发明还提供了上述方案所述磷掺杂石墨相氮化碳纳米片在荧光传感检测铁离子中的应用。在本发明中，所述铁离子具体优选为生物、食品或环境中的铁离子，具体如复杂水体中的铁离子。本发明对所述荧光检测的具体检测方法没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的方法即可；在本发明的具体实施例中，优选将待测液加入到上述方案制备的磷掺杂石墨相氮化碳纳米片胶体溶液中，测试加入前后的荧光强度变化，根据荧光猝灭效率和标准曲线计算得到待测液中的铁离子含量；所述标准曲线为荧光猝灭效率和铁离子浓度的关系曲线，本发明对所述标准曲线的获得方法没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的方法即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1为本发明实施例中制备P-g-C3N4纳米片的过程示意图，其中首先利用磷酸二氢铵和三聚氰胺的热分解制备块体相P-g-C3N4(即P-g-C3N4固体粉末)，然后通过超声分散得到悬浮液(悬浮液中包括块体相P-g-C3N4和P-g-C3N4纳米片)，之后通过第一离心分离和第二离心分离得到P-g-C3N4纳米片。
实施例1
(1)称取3g三聚氰胺和0.2g磷酸氢二铵固体粉末，充分研磨后，加入50mL去离子水搅拌1h以完全混合，将混合好的溶液置于烘箱中在60℃下干燥12h，再充分研磨后放入氧化铝坩埚中并置于井式炉中，程序升温速率为4℃/min，在550℃保持4h，然后自然冷却至室温，充分研磨成黄色P-g-C3N4固体粉末待用。
(2)称取100mg P-g-C3N4固体粉末，加入到盛有100mL去离子水的烧杯中，连续超声10h，得到P-g-C3N4悬浮液；将P-g-C3N4悬浮液在8000rpm/min下离心8min，取出上清液再于10000rpm/min下离心15min，得到稳定且均匀的P-g-C3N4纳米片(记为P-gcn)胶体溶液。
对P-g-C3N4固体粉末和P-g-C3N4纳米片的微观形貌进行观察，结果如图2所示，图2中的(a)为P-g-C3N4固体粉末的SEM图，(b)为P-g-C3N4纳米片TEM图，(b)右上角的插图为P-g-C3N4纳米片胶体溶液在激光照射下的荧光效果图；根据图2可以看出，P-g-C3N4固体粉末的SEM表现为块状堆砌而成，而P-g-C3N4纳米片的TEM为纳米尺寸且为平面结构，用激光照射该胶体溶液，可以明显的观察到一条光路，这是胶体的丁达尔效应。由以上结果可以看出，本发明所得P-g-C3N4纳米片的溶液为胶体溶液而且具备很高的稳定性。
图3为P-g-C3N4固体粉末和P-g-C3N4纳米片的XRD图，图4为P-g-C3N4固体粉末和P-g-C3N4纳米片的FT-IR图。根据图3可以看出，P-g-C3N4纳米片在27.69°的特征峰强度明显降低，这是因为C-N键连接的层面间距减小所引起的。同时，发现纳米片样品相对于粉末状样品在(002)面的峰从27.52°微移至27.69°，对应的层面间从0.32390减小到0.32206nm；通过图4可以看出剥离前后物质的FT-IR图谱基本无变化。
图5为P-g-C3N4固体粉末和P-g-C3N4纳米片的紫外光谱，图6为P-g-C3N4固体粉末和P-g-C3N4纳米片的荧光光谱，图6右上角的插图为P-g-C3N4纳米片胶体溶液在紫外光照射下的荧光效果图。根据图5可以看出，P-g-C3N4纳米片相较于剥离前禁带宽度从2.51eV增大至2.62eV。在370nm处激发研究发现，块体相P-g-C3N4(即P-g-C3N4固体粉末)在449nm发射强度最高，而P-g-C3N4纳米片在430nm处发射强度最高，由于剥离产生的量子效率造成了剥离后样品的荧光峰相较于剥离前样品蓝移了19nm，而且P-g-C3N4纳米片的峰宽相较于体相P-g-C3N4的峰宽变窄；根据图6中的插图可以看出，在365nm紫外光照射下P-g-C3N4纳米片胶体溶液呈现单一稳定的蓝色荧光。
实施例2
测试P-g-C3N4纳米片对铁离子的选择性，步骤如下：选择不同的金属离子(Fe3+,Cu2 +,Al3+,Zn2+,Sr2+,Mg2+,Cr2+,Bb2+)分别加入到实施例1制备的P-g-C3N4纳米片胶体溶液(浓度为0.06mg/mL)中，金属离子的加入量均为1mmol/L；测试加入各个金属离子后溶液的荧光强度，并计算荧光猝灭效率(I/I0，其中I为加入金属离子后的荧光强度，I0为未加金属离子时的荧光强度)；
向实施例1制备的P-g-C3N4纳米片胶体溶液中加入Cu2+,Al3+,Zn2+,Sr2+,Mg2+,Cr2+,Bb2+，加入量均为1mmol/L，测试其荧光强度，然后再向溶液中分别加入Fe3+，加入量为0.04mmol/L。测试加入Fe3+后溶液的荧光强度。
所得结果如图7所示，图7为P-g-C3N4纳米片对铁离子选择性的测试结果图，其中(a)为P-g-C3N4纳米片胶体溶液中加入Fe3+,Cu2+,Al3+,Zn2+,Sr2+,Mg2+,Cr2+,Bb2+后的荧光强度变化图，(b)为向含有Cu2+,Al3+,Zn2+,Sr2+,Mg2+,Cr2+,Bb2+的P-g-C3N4纳米片胶体溶液中加入Fe3+后的荧光强度变化图。根据图7中(a)可以看出，Fe3+加入后溶液的荧光强度显著降低，荧光猝灭率显著高于其他金属离子，说明本发明的P-g-C3N4纳米片可以作为一种荧光探针来检测Fe3+。根据图7中(b)可以看出，当溶液中加入的Fe3+浓度比其他金属离子浓度小25倍时，溶液的荧光强度仍然会发生进一步的猝灭，说明其他金属离子对Fe3+的影响很小，说明本发明的P-g-C3N4纳米片对Fe3+具有较高的选择性。
实施例3
P-g-C3N4纳米片对Fe3+的检测限的测定
(1)猝灭类型
通过测定P-g-C3N4纳米片胶体溶液加入Fe3+前后的寿命曲线确定荧光猝灭过程的类型，向P-g-C3N4纳米片胶体溶液加入Fe3+前后的荧光寿命曲线如图8所示，根据图8可以看出，添加Fe3+后，P-g-C3N4纳米片胶体溶液的荧光寿命没有发生变化。表明P-g-C3N4和Fe3+之间的荧光猝灭过程主要来自于静态猝灭过程。静态猝灭过程遵循Stern-Volmer程，如式I所示：
式I中：F0和F分别代表不存在和存在检测物Fe3+时P-g-C3N4纳米片胶体溶液的荧光强度；Q代表检测对象的浓度；KSV是猝灭效果系数。
荧光猝灭效率可以通过方程进行线性拟合。本发明将不同浓度的Fe3+溶液分别加入到P-g-C3N4纳米胶体溶液(浓度为0.06mg/mL)中，测量相对荧光强度，Fe3+溶液的浓度分别为1μmol/L、2μmol/L、3μmol/L、4μmol/L、5μmol/L、6μmol/L、7μmol/L和8μmol/L。根据荧光强度的测试结果得到Fe3+浓度和荧光猝灭效率的拟合曲线，结果如图9所示。由图9中的线性拟合曲线可知，P-g-C3N4纳米片胶体溶液的荧光强度与Fe3+离子浓度在1～8μmol/L之间的线性关系为F0/F＝0.0118c+1.23348，拟合图相关系数R2为0.966。
(2)检测限
通过(1)中拟合方程可以对荧光猝灭效率进行拟合，经检测发现当Fe3+加入后9min基本猝灭完全，后续均以9min为标准。此外，检出限(LOD)通过式II进行计算：
式II中，K为置信水平选择的数值因子，在此确定为3，δ为平行测量条件下空白样品的相对标准偏差(n＝7)，S为校准曲线的灵敏度。
通过式II进行计算，结果显示，对于Fe3+检测，在信噪比为3时，检出限LOD约为1.63μmol/L。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.磷掺杂石墨相氮化碳纳米片在荧光传感检测铁离子中的应用，其特征在于，所述磷掺杂石墨相氮化碳纳米片的制备方法包括以下步骤：
(1)将含氮有机物和磷酸铵盐混合后进行热分解，得到磷掺杂石墨相氮化碳固体粉末；
(2)将所述磷掺杂石墨相氮化碳固体粉末和水混合后进行超声分散，得到磷掺杂石墨相氮化碳悬浮液；
(3)将所述磷掺杂石墨相氮化碳悬浮液进行离心分离，将所得上清液过滤，得到磷掺杂石墨相氮化碳纳米片的胶体溶液；
所述磷掺杂石墨相氮化碳纳米片的尺寸为50～100nm；所述磷掺杂石墨相氮化碳纳米片胶体溶液的浓度为0.06mg/mL；所述检测的方法为：将待测液加入到所述磷掺杂石墨相氮化碳纳米片胶体溶液中，测试加入前后的荧光强度变化，根据荧光猝灭效率和标准曲线计算得到待测液中的铁离子含量。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述含氮有机物包括三聚氰胺和/或尿素；所述磷酸铵盐包括磷酸铵、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的一种或几种；所述含氮有机物和磷酸铵盐的摩尔比为0.024:0.0004～0.0075。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述热分解的温度为500～650℃，时间为3.5～6h，升温至所述热分解的温度的升温速率为3～6℃/min。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述磷掺杂石墨相氮化碳固体粉末和水的质量比为1:300～500。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述超声分散的时间为10～13h，功率为50～70Hz。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述离心分离包括依次进行的第一离心分离和第二离心分离，所述第一离心分离的转速为7000～9000r/min，时间为6～9min；所述第二离心分离的转速为10000～12000r/min，时间为15～20min。
7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述过滤用滤膜为水相微孔滤膜。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114602523A (zh) * 2022-01-11 2022-06-10 西安理工大学 磷掺杂的高活性类石墨相氮化碳纳米片及方法
CN115452786A (zh) * 2022-09-14 2022-12-09 济南大学 一种基于荧光的定量检测水泥熟料含铁量的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012136566A (ja) * 2010-12-24 2012-07-19 Toyota Central R&D Labs Inc カーボン蛍光体及び蛍光体分散液
CN105417507A (zh) * 2015-12-10 2016-03-23 济南大学 一种氮化碳纳米颗粒的制备方法及所得产品
CN105670620A (zh) * 2016-03-14 2016-06-15 山东农业大学 一种掺杂氮化碳荧光量子点的制备方法
CN109553077A (zh) * 2019-01-24 2019-04-02 济南大学 一种三角形磷、硫掺杂氮化碳纳米片的制备方法
CN111957335A (zh) * 2020-07-30 2020-11-20 太原理工大学 一种石墨相氮化碳复合材料及其制备方法和应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108313990A (zh) * 2018-02-12 2018-07-24 贵州医科大学 一种多孔石墨相氮化碳纳米片的简便制备方法及应用
US10377631B1 (en) * 2018-04-25 2019-08-13 Charles Montross Catalyst solvents for carbon nitride
CN109746018A (zh) * 2018-12-28 2019-05-14 西安交通大学 一种金属磷化物修饰的磷掺杂的石墨相氮化碳光催化剂的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012136566A (ja) * 2010-12-24 2012-07-19 Toyota Central R&D Labs Inc カーボン蛍光体及び蛍光体分散液
CN105417507A (zh) * 2015-12-10 2016-03-23 济南大学 一种氮化碳纳米颗粒的制备方法及所得产品
CN105670620A (zh) * 2016-03-14 2016-06-15 山东农业大学 一种掺杂氮化碳荧光量子点的制备方法
CN109553077A (zh) * 2019-01-24 2019-04-02 济南大学 一种三角形磷、硫掺杂氮化碳纳米片的制备方法
CN111957335A (zh) * 2020-07-30 2020-11-20 太原理工大学 一种石墨相氮化碳复合材料及其制备方法和应用

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