CN106477565A - 一种氟化石墨烯量子点、及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氟化石墨烯量子点的制备方法，所述方法为将糖类化合物和氢氟酸混合于水中，得到混合液，之后进行水热反应，得到氟化石墨烯量子点。本发明利用糖化合物、氢氟酸以及水作为原料，采用微波辅助水热法，制备具有高荧光发光特性的氟化石墨烯量子点。该方法原料廉价易得，工艺过程简单，可操作性强。此外，产品的水溶性好，粒径分布均一，荧光效应优越，生物毒性低。本发明所述氟化石墨烯量子点在生物医学领域以及传感领域具有广阔的应用前景。

Description

一种氟化石墨烯量子点、及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种氟化石墨烯量子点的制备方法，得到的量子点及其用途，所得材料具有高效荧光发光的特性，属于无机材料制备工艺技术领域。
背景技术
石墨烯量子点是一种石墨烯的衍生物，是一种准零维的纳米材料。由于其具有良好的荧光发光特性、化学稳定性、光稳定性、好的电化学特性、低的生物毒性以及良好的生物相容性，在许多领域得到了广泛的关注，例如传感器和生物成像等。由于石墨烯量子点固有的表面化学特性，可以通过引入杂原子来改变其化学、光学以及电子特性，如N、S、B、Cl、F等。
氟原子具有很高的电负性，在石墨烯量子点上修饰氟原子可以通过改变石墨烯最高占据轨道(HOMO)与最低未占据轨道(LUMO)之间的能级差来改变石墨烯量子点的光学、生物学以及电化学特性。目前国内、外现有的氟化石墨烯量子点的合成方法还非常少，主要是利用严苛的条件，如高温高能、强氧化等，通过将氟化的石墨烯片层继续切割来制备氟化的石墨烯量子点。例如，Qian Feng等(Applied Physics Letters，102卷，2013年)通过水热法将氟原子掺杂在石墨烯片层上，再利用长时间的超声切割石墨烯片层得到氟化石墨烯量子点；Hanjun Sun等(Chemistry–A European Journal，21卷，2015年)报道了利用强氧化剂氧化切割氟化的氧化石墨烯来制备氟化石墨烯量子点的方法。这几种方法中提到的制备工艺都非常复杂耗时，而且产率非常低，从而抑制了其在科技、产业领域的应用。CN 105271200A采用可行、易得的脱脂棉作为碳源，其价格低廉，结合水热合成法制备得到了氟掺杂碳纤维，再经过超声液相剥离，成功制备出了氟掺杂石墨烯量子点。制备得到的氟掺杂石墨烯量子点具有优异的光电性能，存在着明显的紫外吸收以及光致发光性质。这种方法虽然以脱脂棉作为原材料，但仍然要经过碳纤维的制备这一步，仍然存在工艺复杂的缺陷。开发一种工艺简单、产率高、性能优越的氟化石墨烯量子点的制备方法是纳米科技、化工技术、材料等领域面临的一项挑战。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种氟化石墨烯量子点的制备方法，所述方法为将糖类化合物和氢氟酸混合于水中，得到混合液，之后进行水热反应，得到氟化石墨烯量子点。
本发明提供的氟化石墨烯量子点的制备方法，使用廉价易得的糖类化合物为原料，与氢氟酸进行水热法合成氟化石墨烯量子点纳米材料，所述氟化石墨烯量子点纳米材料具有较好的荧光发光特性(参考图6a～e)，同时所述氟化石墨烯量子点具有好的生物相容性(参考图7)。本发明提供的氟化石墨烯量子点的制备方法工艺简单、能耗低、产品性能优越等特点，将在生物成像、生物标记等领域拥有广阔的应用前景。
优选地，所述糖类化合物包括单糖、双糖和多糖中的任意1种或至少2种的组合，优选葡萄糖、果糖、蔗糖或透明质酸中的任意1种或至少2种的组合，进一步优选葡萄糖。
优选地，所述水热反应包括微波辅助水热反应。
优选地，所述微波辅助水热反应的过程包括：
将糖类化合物和氢氟酸混合后置于密闭反应釜中，在微波辅助条件下，升温后进行水热反应。
优选地，所述微波辅助水热反应的温度为110～200℃，例如120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃等，反应时间为1～5h，例如2h、3h、4h等。
优选地，所述微波辅助水热反应的温度为180℃，反应时间为3h。
优选地，所述混合液中，溶剂为去离子水，每10mL去离子水中加入0.05～2g糖类化合物，0.5～6mL氢氟酸。
示例性地，每10mL去离子水中糖类化合物的加入量可以是0.07g、0.1g、0.3g、0.5g、0.6g、0.9g、1g、1.1g、1.4g、1.6g、1.8g等。
示例性地，每10mL去离子水中氢氟酸的加入量可以是0.6mL、0.8mL、1.5mL、2.1mL、3.3mL、3.6mL、3.8mL、4.2mL、4.8mL、5.3mL、5.6mL等。
优选地，所述混合液中，溶剂为去离子水，每10mL去离子水中加入0.05～2g葡萄糖，0.5～6mL氢氟酸。
示例性地，每10mL去离子水中葡萄糖的加入量可以是0.07g、0.1g、0.3g、0.5g、0.6g、0.9g、1g、1.1g、1.4g、1.6g、1.8g等。
优选地，所述混合液中，溶剂为去离子水，每10mL去离子水中加入0.1g糖类化合物，4mL氢氟酸；
优选地，所述混合液中，溶剂为去离子水，每10mL去离子水中加入0.1g葡萄糖，4mL氢氟酸。
本发明所述的方法，经过将糖类化合物和氢氟酸反应之后即可以得到氟化石墨烯量子点，但是由于反应过程中反应原料等的影响，纯度会受到一定影响，为了能够得到纯度较高的氟化石墨烯量子点，本发明优选在水热反应后进行纯化步骤。本领域技术人员应明了，纯化步骤并不是必须的，只有需要高纯度氟化石墨烯量子点时，才需要进行纯化。
优选地，所述水热反应后，进行纯化步骤，将得到的氟化石墨烯量子点进行纯化。
优选地，所述纯化步骤选自滤膜过滤、透析纯化或超速离心中的任意1种或至少2种的组合。
优选地，所述滤膜过滤的截留尺寸为0.2μm；
所述透析纯化的透析袋截留分子量为1kD。
优选地，所述纯化步骤为：将水热合成后的产物滤膜过滤后的产物中和至pH为6～8，随后经过透析纯化，得到纯化后的氟化石墨烯量子点。
作为本发明的优选技术方案，本发明所述氟化石墨烯量子点的制备方法包括如下步骤：
(1)将0.05～2g糖类化合物加入到10mL去离子水中，配成澄清的溶液，然后加入0.1～6mL氢氟酸溶液并充分混匀；
(2)将步骤(1)中所得的混合液转移到密闭的反应釜中，在微波辅助的条件下，在110～200℃条件下进行水热反应，加热时间为1～5h；
(3)将步骤(2)中所得的棕色水溶液用滤膜过滤以除去大尺寸颗粒物，并用氢氧化钠将反应产物中的酸中和；
(4)将步骤(3)中得到反应产物的澄清棕色溶液透析纯化，制得可溶性的氟化石墨烯量子点。
作为本发明的可选技术方案，本发明所述氟化石墨烯量子点的制备方法包括如下步骤：
(1)将0.1g葡萄糖加入到10mL去离子水中，配成澄清的溶液，然后加入4mL氢氟酸溶液并充分混匀；
(2)将步骤(1)中所得的混合液转移到密闭的反应釜中，在微波辅助的条件下，在180℃条件下进行水热反应，加热时间为3h；
(3)将步骤(2)中所得的棕色水溶液通过0.2μm滤膜过滤以除去大尺寸颗粒物，并用氢氧化钠将反应产物中的酸中和；
(4)将步骤(3)中得到反应产物的澄清棕色溶液用截留分子量为1kD的透析袋透析纯化，制得可溶性的氟化石墨烯量子点。
所述氟化石墨烯量子点的制备方法(以葡萄糖为例)的反应过程可以示意性的用图1表示，推测可以做如下理解：
首先，葡萄糖分子在微波辅助水热的条件下会发生分子内和分子间的脱水反应，从而形成蜂巢状的碳原子阵列，同时氟化氢的加入对葡萄糖分子脱水交联起到了催化作用，促进了氟化石墨烯量子点晶核的生成；然后，随着反应的进行，晶核不断长大，最后形成尺寸均一的氟化石墨烯量子点。
本发明的目的之二是提供一种氟化石墨烯量子点，所述氟化石墨烯量子点通过目的之一所述的方法制备得到。
本发明目的之三是提供一种如目的之二所述氟化石墨烯量子点的用途，所述氟化石墨烯量子点用于生物医学和/或传感器领域，优选用于光传感、生物成像或生物标记中的任意1种或至少2种的组合。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明利用糖化合物、氢氟酸以及水作为原料，采用微波辅助水热法，制备得到了氟化石墨烯量子点。该方法原料廉价易得，工艺过程简单，可操作性强，产品性能优越。本发明所述氟化石墨烯量子点在生物医学领域以及传感领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明所述氟化石墨烯量子点的制备方法(以葡萄糖为例)的反应过程示意图；
图2a为实施例1制备的氟化石墨烯量子点的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图；
图2b为实施例2制备的氟化石墨烯量子点的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图；
图2c为实施例3制备的氟化石墨烯量子点的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图；
图2d为实施例4制备的氟化石墨烯量子点的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图；
图2e为实施例5制备的氟化石墨烯量子点的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图；
图3a为实施例1制备的氟化石墨烯量子点的粒径分布统计图；
图3b为实施例2制备的氟化石墨烯量子点的粒径分布统计图；
图3c为实施例3制备的氟化石墨烯量子点的粒径分布统计图；
图3d为实施例4制备的氟化石墨烯量子点的粒径分布统计图；
图3e为实施例5制备的氟化石墨烯量子点的粒径分布统计图；
图4a为实施例1制备的氟化石墨烯量子点的傅里叶变换红外光谱(FTIR)图；
图4b为实施例2制备的氟化石墨烯量子点的傅里叶变换红外光谱(FTIR)图；
图4c为实施例3制备的氟化石墨烯量子点的傅里叶变换红外光谱(FTIR)图；
图4d为实施例4制备的氟化石墨烯量子点的傅里叶变换红外光谱(FTIR)图；
图4e为实施例5制备的氟化石墨烯量子点的傅里叶变换红外光谱(FTIR)图；
图5a为实施例1制备的氟化石墨烯量子点的X射线光电子能谱(XPS)图；
图5b为实施例2制备的氟化石墨烯量子点的X射线光电子能谱(XPS)图；
图5c为实施例3制备的氟化石墨烯量子点的X射线光电子能谱(XPS)图；
图5d为实施例4制备的氟化石墨烯量子点的X射线光电子能谱(XPS)图；
图5e为实施例5制备的氟化石墨烯量子点的X射线光电子能谱(XPS)图；
图6a为实施例1制备的氟化石墨烯量子点的荧光发射光谱(PL)图；
图6b为实施例2制备的氟化石墨烯量子点的荧光发射光谱(PL)图；
图6c为实施例3制备的氟化石墨烯量子点的荧光发射光谱(PL)图；
图6d为实施例4制备的氟化石墨烯量子点的荧光发射光谱(PL)图；
图6e为实施例5制备的氟化石墨烯量子点的荧光发射光谱(PL)图；
图7a为实施例1制备的氟化石墨烯量子点的细胞活性实验图。
图7b为实施例2制备的氟化石墨烯量子点的细胞活性实验图。
图7c为实施例3制备的氟化石墨烯量子点的细胞活性实验图。
图7d为实施例4制备的氟化石墨烯量子点的细胞活性实验图。
图7e为实施例5制备的氟化石墨烯量子点的细胞活性实验图。
具体实施方式
下面将结合采用本发明方法制备氟化石墨烯量子点的实例进行详细描述。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购获得的常规产品。
除非特别指明，以下实施例中所用水溶液的溶剂均为去离子水。
除非特别指明，以下实施例中所用的试剂均为分析纯试剂。
实施例1
称取0.1g葡萄糖，加入到50mL微波水热釜中，向反应釜中加入10mL去离子水，搅拌使其完全溶解，然后加入4mL氢氟酸，充分混匀后，在180℃下反应3小时，所得的棕色液体用0.2μm的滤膜过滤除去大的颗粒，用0.5M的NaOH中和掉混合液中的酸，然后再用截留分子量为1kD的透析袋透析以除去剩余的葡萄糖、无机盐以及反应得到的其他小分子杂质，得到纯净的氟化石墨烯量子点。
将制备得到的纯净的氟化石墨烯量子点进行如下性能测试：
①高分辨透射电子显微镜(HRTEM)表征
将氟化石墨烯量子点配成浓度为1mg/mL的水溶液，从中吸取10μL溶液点在碳支持膜上，在室温条件下自然干燥48h。然后用美国FEI公司生产的Tecnai G2F20U-TWIN透射电子显微镜在200kV的加速电压下观察。
图2a是实施例1得到的氟化石墨烯量子点的HRTEM图，从图2a可以得到该氟化石墨烯量子点的尺寸约为2nm，尺寸分布均匀。图中的插图是该量子点的放大HRTEM图，从图中可以清楚地看到氟化石墨烯量子点的晶格条纹，其平面晶格间距为0.21nm，这与氟化石墨烯量子点的晶格参数一致。
②粒径尺寸分布统计
由高分辨透射电子显微镜(HRTEM)照片可以看出通过微波辅助水热法所制备的氟化石墨烯量子点为圆形，且形状保持一致，将HRTEM图片中的量子点用ImageJ图像处理软件进行统计分析，即可得到量子点的尺寸分布图。
图3a为实施例1得到的氟化石墨烯量子点的动态光散射图，结果显示实施例1合成的氟化石墨烯量子点的粒径分布符合高斯分布，平均粒径为2.3nm。
③傅立叶变换红外光谱(FTIR)
取约0.5mg冻干的氟化石墨烯量子点与10mg光谱纯的溴化钾置于玛瑙研钵中，顺时针研磨混合均匀，取适量的混合物于压片模具中，用压片机在25MPa压力下压片，保持1～2min，将压片放在红外干燥灯下干燥3～5min，然后转移到Spectrum One傅立叶变换红外光谱仪中(美国PerkinElmer Instruments，Co.Ltd.)，在500cm-1～4000cm-1范围内扫描。如图4a所示，该氟化石墨烯量子点在1083cm-1、1402cm-1、1594cm-1、3435cm-1具有强的红外吸收，分别对应着C-F、C-O、C＝O、O-H的伸缩振动，结果表明该方法合成的氟化石墨烯量子点具有丰富的含氧官能团，包括羧基、羟基等，并且成功地实现了石墨烯量子点中F原子的掺杂，也就是实现了氟化石墨烯量子点的成功制备。
④X-射线光电子能谱(XPS)
取约5mg冻干的氟化石墨烯量子点粉末均匀的铺在铝箔中心的双面胶上(约0.5cm×0.5cm)，在6MPa的压力下制成均匀的压片，用中国赛默飞世尔科技有限公司生产的ESCALAB250Xi X射线光电子能谱仪对该氟化石墨烯量子点的表面结构进行分析，X射线源为Al Kα单色射线源，所测的信息如图5a所示，其中285eV与689eV处的峰分别代表了C1s与F1s，进一步证实了我们成功地将氟原子掺入了石墨烯量子点中。
⑤荧光光谱
将实施例1制备的氟化石墨烯量子点配成浓度为1mg/mL的水溶液，从中取1mL置于四面透光的石英比色皿中，然后放在荧光分光光度计中，分别在360nm、380nm、400nm、420nm、440nm、460nm、480nm、500nm、520nm与540nm的激发波长下得到该氟化石墨烯量子点的发射光谱，如图6a，结果显示该量子点具有较宽的激发光谱，并且在360nm的激发波长下，该量子点在497nm处有最大的荧光发光强度。
⑥生物毒性评价
实施例1制备的氟化石墨烯量子点的生物毒性通过胰岛细胞瘤细胞(INS-1)的活性来评价。INS-1细胞在5％二氧化碳气氛、37℃条件下，用含有20％胎牛血清和1％青霉素-链霉素的RPMI 1640培养基培养。在96微孔板的孔中分别接种上200μL，约6000个细胞，培养24h后，用含有不同浓度的氟化石墨烯量子点的培养基继续培养，每个浓度重复三个孔，培养3天后，将培养基吸出，用1×PBS洗三次，然后在每个孔中加入200μL新鲜的培养基，然后分别加入20μL CCK-8试剂，在37℃、5％二氧化碳条件下培养2h，在450nm激发波长下检测其吸光度，得到了细胞活性与氟化石墨烯量子点浓度之间的关系。如图7a所示，当氟化石墨烯量子点的浓度小于0.5mg/mL是，细胞的活性大于90％，表明该量子点具有低的生物毒性、好的生物相容性。
实施例2
称取0.05g果糖，加入到50mL微波水热釜中，向反应釜中加入10mL去离子水，搅拌使其完全溶解，然后加入1mL氢氟酸，充分混匀后，在160℃下反应2小时，所得的棕色液体用0.2μm的滤膜过滤除去大的颗粒，用0.5M的NaOH中和掉混合液中的酸，然后再用截留分子量为1kD的透析袋透析以除去剩余的果糖、无机盐以及反应得到的其他小分子杂质，得到纯净的氟化石墨烯量子点。
性能测试，测试方法与实施例1相同，结果为：由高分辨透射电子显微镜照片(图2b)可以看出，以果糖为原料通过微波辅助水热法制备的氟化石墨烯量子点尺寸分布均匀，经过统计学分析(图3b)得到该氟化石墨烯量子点的尺寸分布符合高斯分布，其平均尺寸为3.42814±0.09313nm；FTIR结果(图4b)显示该氟化石墨烯量子点在1100cm-1、1374cm-1、1575cm-1、3346cm-1具有较强的红外吸收，分别对应着C-F、C-O、C＝O、O-H的伸缩振动，表明该方法合成的氟化石墨烯量子点具有丰富的含氧官能团，包括羧基、羟基等，并且成功地实现了石墨烯量子点中F原子的掺杂，此外XPS图谱(图5b)中C1s与F1s信号也进一步证实了氟化石墨烯量子点的成功制备；其荧光发射光谱显示(图6b)，以果糖为原料制备的氟化石墨烯量子点具有较宽的激发普，在440nm的激发波长下，该量子点在530nm处有最大的荧光发光强度；细胞活性实验(图7b)显示当浓度为125、75、38、19、4.6μg/mL时，细胞的活性为90％，说明该材料具有良好的生物相容性。
实施例3
称取0.5g蔗糖，加入到50mL微波水热釜中，向反应釜中加入10mL去离子水，搅拌使其完全溶解，然后加入3mL氢氟酸，充分混匀后，在200℃下反应4小时，所得的棕色液体用0.2μm的滤膜过滤出去大的颗粒，用0.5M的NaOH中和掉混合液中的酸，然后再用截留分子量为1kD的透析袋透析以除去剩余的蔗糖、无机盐以及反应得到的其他小分子杂质，得到纯净的氟化石墨烯量子点。
性能测试，测试方法与实施例1相同，结果为：由高分辨透射电子显微镜照片(图2c)可以看出，以蔗糖为原料通过微波辅助水热法制备的氟化石墨烯量子点尺寸分布均匀，经过统计学分析(图3c)得到该氟化石墨烯量子点的尺寸分布符合高斯分布，其平均尺寸为2.27989±0.05585nm；FTIR结果(图4b)显示该氟化石墨烯量子点在1082cm-1、1411cm-1、1585cm-1、3173cm-1具有较强的红外吸收，分别对应着C-F、C-O、C＝O、O-H的伸缩振动，表明该方法合成的氟化石墨烯量子点具有丰富的含氧官能团，包括羧基、羟基等，并且成功地实现了石墨烯量子点中F原子的掺杂，此外XPS图谱(图5c)中C1s与F1s信号也进一步证实了氟化石墨烯量子点的成功制备；其荧光发射光谱显示(图6c)，以蔗糖为原料制备的氟化石墨烯量子点具有较宽的激发普，在3800nm的激发波长下，该量子点在490nm处有最大的荧光发光强度；细胞活性实验(图7c)显示当浓度为在0.59～1000μg/mL之间时，细胞的活性均能维持在60％以上，说明该材料具有良好的生物相容性。
实施例4
称取0.03g透明质酸，加入到50mL微波水热釜中，向反应釜中加入10mL去离子水，搅拌使其完全溶解，然后加入1mL氢氟酸，充分混匀后，在180℃下反应1小时，所得的棕色液体用0.2μm的滤膜过滤出去大的颗粒，用0.5M的NaOH中和掉混合液中的酸，然后再用截留分子量为1kD的透析袋透析以除去剩余的葡萄糖、无机盐以及反应得到的其他小分子杂质，得到纯净的氟化石墨烯量子点。
性能测试，测试方法与实施例1相同，结果为：由高分辨透射电子显微镜照片(图2d)可以看出，以透明质酸为原料通过微波辅助水热法制备的氟化石墨烯量子点尺寸分布均匀，经过统计学分析(图3d)得到该氟化石墨烯量子点的尺寸分布符合高斯分布，其平均尺寸为2.988±0.03939nm；FTIR结果(图4d)显示该氟化石墨烯量子点在1063cm-1、1384cm-1、1566cm-1、3255cm-1具有较强的红外吸收，分别对应着C-F、C-O、C＝O、O-H的伸缩振动，表明该方法合成的氟化石墨烯量子点具有丰富的含氧官能团，包括羧基、羟基等，并且成功地实现了石墨烯量子点中F原子的掺杂，此外XPS图谱(图5d)中C1s与F1s信号也进一步证实了氟化石墨烯量子点的成功制备；其荧光发射光谱显示(图6d)，以透明质酸为原料制备的氟化石墨烯量子点具有较宽的激发普，在500nm的激发波长下，该量子点在530nm处有最大的荧光发光强度；细胞活性实验(图7d)显示当浓度小于38μg/mL时，细胞的活性维持在80％以上，当浓度继续增加时，细胞的活性仍能保持60％以上，说明该材料具有良好的生物相容性。
实施例5
分别称取0.05g果糖与蔗糖，加入到50mL微波水热釜中，向反应釜中加入10mL去离子水，搅拌使其完全溶解，然后加入2mL氢氟酸，充分混匀后，在120℃下反应1.5小时，所得的棕色液体用0.2μm的滤膜过滤出去大的颗粒，用0.5M的NaOH中和掉混合液中的酸，然后再用截留分子量为1kD的透析袋透析以除去剩余的葡萄糖、无机盐以及反应得到的其他小分子杂质，得到纯净的氟化石墨烯量子点。
性能测试，测试方法与实施例1相同，结果为：由高分辨透射电子显微镜照片(图2e)可以看出，以果糖和葡萄糖的混合物为原料通过微波辅助水热法制备的氟化石墨烯量子点尺寸分布均匀，经过统计学分析(图3e)得到该氟化石墨烯量子点的尺寸分布符合高斯分布，其平均尺寸为2.49042±0.06255nm；FTIR结果(图4e)显示该氟化石墨烯量子点在1055cm-1、1384cm-1、1593cm-1、3145cm-1具有较强的红外吸收，分别对应着C-F、C-O、C＝O、O-H的伸缩振动，表明该方法合成的氟化石墨烯量子点具有丰富的含氧官能团，包括羧基、羟基等，并且成功地实现了石墨烯量子点中F原子的掺杂，此外XPS图谱(图5e)中C1s与F1s信号也进一步证实了氟化石墨烯量子点的成功制备；其荧光发射光谱显示(图6e)，以果糖为原料制备的氟化石墨烯量子点具有较宽的激发普，在460nm的激发波长下，该量子点在530nm处有最大的荧光发光强度；细胞活性实验(图7e)显示当浓度在0.59～250μg/mL之间时，细胞的活性能够维持在60％以上，说明该材料具有良好的生物相容性。
本发明涉及一种氟化石墨烯量子点的制备方法，通过本方法制备的氟化石墨烯量子点具有丰富的含氧官能团以及含氟官能团，尺寸分布均匀，荧光发光效率高以及生物毒性低、生物相容性好，同时由于本方法合成工艺简单、能耗低、产品性能优越等特点，使得其在光传感、生物成像、生物标记等领域拥有广阔的应用前景。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种氟化石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，所述方法为将糖类化合物和氢氟酸混合于水中，得到混合液，之后进行水热反应，得到氟化石墨烯量子点。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述糖类化合物包括单糖、双糖和多糖中的任意1种或至少2种的组合，优选葡萄糖、果糖、蔗糖或透明质酸中的任意1种或至少2种的组合，进一步优选葡萄糖。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应包括微波辅助水热反应；
优选地，所述微波辅助水热反应的过程包括：
将糖类化合物和氢氟酸混合后置于密闭反应釜中，在微波辅助条件下，升温后进行水热反应。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述微波辅助水热反应的温度为110～200℃，反应时间为1～5h；
优选地，所述微波辅助水热反应的温度为180℃，反应时间为3h。
5.如权利要求1～4之一所述的制备方法，其特征在于，所述混合液中，溶剂为去离子水，每10mL去离子水中加入0.05～2g糖类化合物，0.5～6mL氢氟酸；
优选地，所述混合液中，溶剂为去离子水，每10mL去离子水中加入0.05～2g葡萄糖，0.5～6mL氢氟酸；
优选地，所述混合液中，溶剂为去离子水，每10mL去离子水中加入0.1g糖类化合物，4mL氢氟酸；
优选地，所述混合液中，溶剂为去离子水，每10mL去离子水中加入0.1g葡萄糖，4mL氢氟酸。
6.如权利要求1～5之一所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应后，进行纯化步骤，将得到的氟化石墨烯量子点进行纯化；
优选地，所述纯化步骤选自滤膜过滤、透析纯化或超速离心中的任意1种或至少2种的组合。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述滤膜过滤的截留尺寸为0.2μm；
所述透析纯化的透析袋截留分子量为1kD。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述纯化步骤为：将水热合成后的产物滤膜过滤后的产物中和至pH为6～8，随后经过透析纯化，得到纯化后的氟化石墨烯量子点。
9.一种氟化石墨烯量子点，其特征在于，所述氟化石墨烯量子点通过权利要求1～8之一所述的方法制备得到。
10.一种如权利要求9所述氟化石墨烯量子点的用途，其特征在于，所述氟化石墨烯量子点用于生物医学和/或传感器领域，优选用于光传感、生物成像或生物标记中的任意1种或至少2种的组合。
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