CN104710984A - 一种荧光增强型碳量子点及其制备方法 - Google Patents

一种荧光增强型碳量子点及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104710984A
CN104710984A CN201510160851.7A CN201510160851A CN104710984A CN 104710984 A CN104710984 A CN 104710984A CN 201510160851 A CN201510160851 A CN 201510160851A CN 104710984 A CN104710984 A CN 104710984A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
carbon quantum
mixed solution
glucose
fluorescence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510160851.7A
Other languages
English (en)
Inventor
吴莹
汤文洁
李乾华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou University
Original Assignee
Suzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou University filed Critical Suzhou University
Priority to CN201510160851.7A priority Critical patent/CN104710984A/zh
Publication of CN104710984A publication Critical patent/CN104710984A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种荧光增强型碳量子点的制备方法，包括如下步骤：(1)取葡萄糖，加入水和乙二醇的混合液中，充分混合均匀；(2)往上述混合液中加入3-氨丙基三乙氧基硅烷和聚酰胺-胺，充分混合均匀，得到反应混合液；(3)将上述反应混合液装入反应釜中，在100~200℃下水热反应1~8小时；(4)取出反应釜，自然冷却至室温，即可得到荧光增强型碳量子点。本发明采用水热合成法一步得到经聚酰胺-胺和3-氨丙基三乙氧基硅烷表面修饰作用的水溶性碳点，大大简化了工艺。

Description

一种荧光增强型碳量子点及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种荧光增强型碳量子点及其制备方法，属于荧光碳纳米材料领域。
背景技术
碳量子点简称碳点CDs(Carbon Dots)是近年来出现的一种新型碳基荧光纳米颗粒。和传统的有机荧光染料相比，碳量子点具有荧光强度高、光稳定性好、耐光漂白、发射波长和激发波长可调控等优点。同时，与半导体量子点相比，又具有毒性低、生物相容性好、低分子量和小粒径等特点，因此，碳量子点在生物成像以及生物分析等领域具有很好的应用前景。
目前，碳点的合成方法有：激光消融法，浓酸氧化法，电化学制备法，模板法，微波辅助法，水热合成法等。其中，水热合成法的优势在于：制备步骤简单，制备周期短，所需合成条件易于实现，产物无需复杂后处理，利于批量合成等。
另一方面，为了改善碳点的荧光性能，现有技术报道过可以进一步采用有机物对碳点表面进行修饰钝化。然而，现有的修饰钝化方法中，碳点的形成和修饰过程往往是分步进行，工艺步骤较多，操作非常较繁琐；而且改善的荧光性能效果并不理想。
因此，开发一种操作简单易行，同时又能有效改善碳点荧光性能的荧光增强型碳量子点及合成方法，显然具有重要的实际意义。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种荧光增强型碳量子点及其制备方法。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种荧光增强型碳量子点的制备方法，包括如下步骤：
(1) 取葡萄糖，加入水和乙二醇的混合液中，充分混合均匀；
(2) 往上述混合液中加入3-氨丙基三乙氧基硅烷和聚酰胺-胺，充分混合均匀，得到反应混合液；
所述3-氨丙基三乙氧基硅烷、聚酰胺-胺和葡萄糖的质量比为500~1000：0.5~2：30；
(3) 将上述反应混合液装入反应釜中，在100~200℃下水热反应1~8小时；
(4) 取出反应釜，自然冷却至室温，即可得到荧光增强型碳量子点。
上文中，所述步骤(1)和步骤(2)中的充分混合均匀都可以采用超声混合的方法，步骤(1)中的超声时间为1~60min，步骤(2)中的超声时间为10~100min。
所述步骤(2)中，3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）可以采用体积浓度为98%的溶液，其密度为0.946g/mL；聚酰胺-胺（PAMAM）可以采用体积浓度为10%的溶液，其密度为0.813g/mL。
上述技术方案中，所述步骤(1)中水和乙二醇的体积比为0.1~10。
上述技术方案中，所述步骤(1)中葡萄糖与水的用量比例为每100mL水加入0.1~20g葡萄糖。
优选的，所述步骤(2)中3-氨丙基三乙氧基硅烷、聚酰胺-胺和葡萄糖的质量比为630：1：30。
优选的，所述步骤(3)中，反应釜在150~180℃下水热反应2~3小时。优选2小时45分钟。
上述技术方案中，所述步骤(3)中，反应釜中的压力为2~3 MPa。
本发明同时请求保护由上述制备方法得到的荧光增强型碳量子点。
优选的，所述碳量子点的粒径为1~2 nm。
本发明的工作原理是：本发明采用廉价易得的葡萄糖为碳源，葡萄糖和乙二醇在水热法提供的高温高压条件（反应是在反应釜中进行，反应釜本身可提供高压环境）下发生缩醛反应，生成表面富含羟基和醛基的荧光碳点，而PAMAM和APTES表面都含有大量的活性基团（-NH2），氨基可以有效的与碳点表面的活性基团结合，形成氢键或离子键，从而更好的修饰了碳点表面的能级势阱，使得碳点的荧光得到稳定，另一方面，由于PAMAM是枝状结构，APTES经过水解之后是网状结构，它们在与碳点结合的同时，也一定程度的让碳点处于分散状态，具有较好的分散性，这也能对碳点荧光的增强起到作用；即：具有高度支化结构的聚合物PAMAM以及具有网状结构的APTES溶胶凝胶的存在，一方面作为模板，可以很好地控制纳米粒子的生长，得到分散性好、大小均一的碳点；另一方面，富含胺基的APTES溶胶凝胶以及PAMAM很容易与碳点表面的羟基或醛基成键而有效的修饰碳点，使得碳点表面的能级势阱被修饰，从而显著改善其荧光性能。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明设计了一种荧光增强型碳量子点的制备方法，采用水热合成法一步得到经聚酰胺-胺（PAMAM）和3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）表面修饰作用的水溶性碳点，避免了现有技术中碳点的形成和修饰过程分步进行的问题，因而大大简化了工艺；本发明的合成方法操作简单，条件易控制，且产物无需复杂处理；
2、本发明在碳点的形成过程中将富含胺基的3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）以及聚酰胺-胺（PAMAM）同时修饰到了碳点表面，在两种修饰剂的协同作用下，使合成所得碳点的荧光性能有显著增强；实验证明，与现有技术相比，采用本发明的方法制得的碳点的荧光性能明显增强；相同条件下，本发明制得的碳点荧光强度是裸碳点的两百多倍，是单独用PAMAM修饰的碳点的二十多倍，是单独用APTES修饰的碳点的两倍多，取得了意想不到的技术效果；
3、本发明以枝状聚合物聚酰胺-胺（PAMAM）以及3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）溶胶凝胶为模板，利用聚酰胺-胺（PAMAM）高度支化结构以及3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）溶胶凝胶网状结构可容纳纳米粒子的空腔，很好地控制纳米粒子的生长，得到了分散性好、大小均一的碳点，因此在生物成像以及生物分析等领域具有很好的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例一的碳点的场发射透射电镜图。
图2是本发明实施例和对比例中碳点荧光性能的比较图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进一步描述。
实施例一：
一种荧光增强型碳量子点的制备方法，包括如下步骤：取0.1g葡萄糖粉末，加入2.5mL水和2.5mL乙二醇的混合液，超声30min使其混合均匀；往上述混合液中加入2.2mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）溶液和40微升聚酰胺胺（PAMAM)溶液，超声60min使其混合均匀；所述3-氨丙基三乙氧基硅烷、聚酰胺-胺和葡萄糖的质量比为630：1：30；
将所得混合液装入反应釜中，在180℃的烘箱中反应2小时45分钟；最后取出反应釜，自然冷却至室温，得到荧光增强型碳量子点。
参见附图1所示，碳点的场发射透射电镜图，说明本实施例得到了分散性好、大小均一的碳点。
实施例二：
一种荧光增强型碳量子点的制备方法，包括如下步骤：取1g葡萄糖粉末，加入25mL水和25mL乙二醇的混合液，超声30min使其混合均匀；往上述混合液中加入20mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）溶液和400微升聚酰胺胺（PAMAM)溶液，超声60min使其混合均匀；所述3-氨丙基三乙氧基硅烷、聚酰胺-胺和葡萄糖的质量比为573：1：30；
将所得混合液装入反应釜中，在175℃的烘箱中反应3小时；最后取出反应釜，自然冷却至室温，即可得到荧光增强型碳量子点。
对比例一
取0.1g葡萄糖粉末，加入2.5mL水和2.5mL乙二醇的混合液，超声30min使其混合均匀；往上述混合液中加入2.2mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）溶液，超声60min使其混合均匀；所述3-氨丙基三乙氧基硅烷和葡萄糖的质量比为630：30；
将所得混合液装入反应釜中，在180℃的烘箱中反应2小时45分钟；最后取出反应釜，自然冷却至室温，得到只经APTES修饰的碳量子点溶液。
对比例二
取0.1g葡萄糖粉末，加入2.5mL水和2.5mL乙二醇的混合液，超声30min使其混合均匀；往上述混合液中加入40微升聚酰胺胺（PAMAM)溶液，超声60min使其混合均匀；所述聚酰胺-胺和葡萄糖的质量比为1：30；
将所得混合液装入反应釜中，在180℃的烘箱中反应2小时45分钟；最后取出反应釜，自然冷却至室温，得到只经PAMAM修饰的碳量子点溶液。
对比例三
取0.1g葡萄糖粉末，加入2.5mL水和2.5mL乙二醇的混合液，超声30min使其混合均匀；往上述混合液中加入20微升 3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）溶液和800微升聚酰胺胺（PAMAM)溶液，超声60min使其混合均匀；所述3-氨丙基三乙氧基硅烷、聚酰胺-胺和葡萄糖的质量比为6：20：30；
将所得混合液装入反应釜中，在180℃的烘箱中反应2小时45分钟；最后取出反应釜，自然冷却至室温，得到经过PAMAM和APTES共同修饰的碳量子点溶液。
图2是碳点荧光性能比较图（在相同条件下），图中：a、裸碳点；b、只用PAMAM修饰的碳点（即对比例二）；c、只用APTES修饰的碳点（即对比例一）；d用PAMAM和APTES共同修饰的碳点（即实施例一）；e为用PAMAM和APTES共同修饰的碳点（即对比例三）。插图是曲线a、b、e放大图。由上图可见，相同条件下，实施例一的碳点的荧光强度是对比例一中碳点的2倍多；是对比例二中碳点的二十多倍；是对比例三中碳点的二十多倍。因此，本发明得到的碳点的荧光性能与只用单一有机分子修饰的碳点比较，其荧光性能得到明显改善；与对比例三相比，当PAMAM和APTES的比例不在本发明的保护范围内时，其荧光效果很差；由此可见，本发明的方法具有意想不到的技术效果。

Claims (8)

1.一种荧光增强型碳量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 取葡萄糖，加入水和乙二醇的混合液中，充分混合均匀；
(2) 往上述混合液中加入3-氨丙基三乙氧基硅烷和聚酰胺-胺，充分混合均匀，得到反应混合液；
所述3-氨丙基三乙氧基硅烷、聚酰胺-胺和葡萄糖的质量比为500~1000：0.5~2：30；
(3) 将上述反应混合液装入反应釜中，在100~200℃下水热反应1~8小时；
(4) 取出反应釜，自然冷却至室温，即可得到荧光增强型碳量子点。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中水和乙二醇的体积比为0.1~10。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中葡萄糖与水的用量比例为每100mL水加入0.1~20g葡萄糖。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中3-氨丙基三乙氧基硅烷、聚酰胺-胺和葡萄糖的质量比为630：1：30。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，反应釜在150~180℃下水热反应2~3小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，反应釜中的压力为2~3 MPa。
7.根据权利要求1所述的制备方法得到的荧光增强型碳量子点。
8.根据权利要求7所述的荧光增强型碳量子点，其特征在于：所述碳量子点的粒径为1~2 nm。
CN201510160851.7A 2015-04-07 2015-04-07 一种荧光增强型碳量子点及其制备方法 Pending CN104710984A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510160851.7A CN104710984A (zh) 2015-04-07 2015-04-07 一种荧光增强型碳量子点及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510160851.7A CN104710984A (zh) 2015-04-07 2015-04-07 一种荧光增强型碳量子点及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104710984A true CN104710984A (zh) 2015-06-17

Family

ID=53410715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510160851.7A Pending CN104710984A (zh) 2015-04-07 2015-04-07 一种荧光增强型碳量子点及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104710984A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105112044A (zh) * 2015-08-06 2015-12-02 华南农业大学 荧光碳量子点复合发光材料及其制备与在led上的应用
CN107474248A (zh) * 2017-08-25 2017-12-15 青岛大学 一种荧光性大粒径树枝状大分子及其制备方法
CN111348656A (zh) * 2020-03-14 2020-06-30 北京工业大学 一种双介孔二氧化硅荧光杂化材料制备方法
CN114259005A (zh) * 2021-12-30 2022-04-01 大连工业大学 一种具有抑菌性能碳点的制备方法
CN115477942A (zh) * 2022-07-06 2022-12-16 上海理工大学 一种固态荧光碳点的制备方法及应用
TWI798119B (zh) * 2022-06-27 2023-04-01 國立虎尾科技大學 碳量子點/矽殼層複合材料的製備方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103172051A (zh) * 2013-04-16 2013-06-26 苏州大学 一种水溶性碳量子点及其制备方法
CN103421495A (zh) * 2012-05-23 2013-12-04 中国科学院理化技术研究所 有机功能化的发光碳量子点及其制备方法和用途

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103421495A (zh) * 2012-05-23 2013-12-04 中国科学院理化技术研究所 有机功能化的发光碳量子点及其制备方法和用途
CN103172051A (zh) * 2013-04-16 2013-06-26 苏州大学 一种水溶性碳量子点及其制备方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105112044A (zh) * 2015-08-06 2015-12-02 华南农业大学 荧光碳量子点复合发光材料及其制备与在led上的应用
CN105112044B (zh) * 2015-08-06 2017-04-05 华南农业大学 荧光碳量子点复合发光材料及其制备与在led上的应用
CN107474248A (zh) * 2017-08-25 2017-12-15 青岛大学 一种荧光性大粒径树枝状大分子及其制备方法
CN107474248B (zh) * 2017-08-25 2020-02-28 青岛大学 一种荧光性大粒径树枝状大分子及其制备方法
CN111348656A (zh) * 2020-03-14 2020-06-30 北京工业大学 一种双介孔二氧化硅荧光杂化材料制备方法
CN114259005A (zh) * 2021-12-30 2022-04-01 大连工业大学 一种具有抑菌性能碳点的制备方法
TWI798119B (zh) * 2022-06-27 2023-04-01 國立虎尾科技大學 碳量子點/矽殼層複合材料的製備方法
CN115477942A (zh) * 2022-07-06 2022-12-16 上海理工大学 一种固态荧光碳点的制备方法及应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104710984A (zh) 一种荧光增强型碳量子点及其制备方法
Song et al. Deep-ultraviolet emissive carbon nanodots
Xu et al. Heteroatom-doped carbon dots: synthesis, characterization, properties, photoluminescence mechanism and biological applications
CN106044743B (zh) 一种基于蛋壳膜的水溶性碳量子点的制备方法及其应用
CN104845619A (zh) 一种快速、高量子产率荧光碳点的合成方法
Rawat et al. An overview of synthetic methods and applications of photoluminescence properties of carbon quantum dots
CN103008682B (zh) 以普通dna为稳定剂合成荧光银纳米簇的方法
CN104650864A (zh) 一种生物质基碳量子点的制备方法
CN104059644B (zh) 简单快速的氮掺杂碳量子点制备方法
CN101934379A (zh) 一种纳米金粒子的制备方法
CN107556999A (zh) 金纳米团簇及其制备方法和应用
CN102992311A (zh) 一种由碳纳米管制备石墨烯量子点的方法
Lu et al. Green anhydrous assembly of carbon dots via solar light irradiation and its multi-modal sensing performance
JP6085880B2 (ja) 炭素量子ドットの製造方法及び炭素量子ドット
CN105905882B (zh) 源于含有不饱和双键壳聚糖的高产率氮掺杂荧光碳纳米点合成方法
CN114455567B (zh) 一种碳纳米粒子的制备方法及应用
CN103509558B (zh) 一种提高Mn掺杂量子点热稳定性的方法
CN104709894A (zh) 一种荧光碳量子点的制备方法和应用
CN105368449A (zh) 一种氮掺杂多色荧光碳点及其制备方法和应用
CN106978170B (zh) 一种水溶性荧光碳量子点的制备方法
Bushira et al. Integration of high-entropy oxide with nitrogen-doped graphene for the ultrasensitive electrochemiluminescence detection of trolox and dopamine
CN113004900A (zh) 一种LiErF4基核壳结构上转换纳米发光材料及其制备方法
CN103771391B (zh) 一种具有荧光性质的水溶碳纳米粒子的制备方法
CN102660258B (zh) 一种水溶性CdS量子点的制备方法
CN105505387B (zh) 基于天然果胶的荧光碳纳米量子点及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150617

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication