CN109896517A - 一种蓝色荧光碳量子点及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蓝色荧光碳量子点及其制备方法和应用，所述碳量子点制备方法，步骤包括：室温下，按质量比0.2‑0.4：0.9‑3.6：5‑15将面粉和无水乙二胺溶于二次水中，将溶液转移至水热反应釜中，150～250℃下反应10～25小时，过滤不溶物后得到浅黄色溶液；通过100～500Da的透析袋，在容器中透析处理至少2天，即得到碳量子点的水溶液；再经冷冻干燥后得到目标碳量子点。碳量子点制备方法简单，原料来源广泛且价格便宣，制备条件要求低且环境友好，在一般实验室均能合成。所制备的蓝色荧光碳量子点可作为荧光探针用于苦味酸的检测，也可用于细胞荧光成像。

Description

一种蓝色荧光碳量子点及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及碳发光纳米材料，尤其涉及碳量子点，具体是一种蓝色荧光碳量子点及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，环境污染引起的人类健康和安全问题日益突出。在许多污染物中，硝基炸药非常危险。它们不仅具有高毒性，而且具有高度爆炸性，因此它们的滥用会造成严重的水和土壤污染问题，并对国土安全构成威胁。最重要的例子是苦味酸(PA)，它也广泛用于制药，染料和皮革工业。它可以诱发许多严重的疾病，如基因突变，贫血，呼吸器官损伤和男性不育。此外，PA比其他常见的硝基炸药具有更强的爆炸力。因此，有必要开发简单，快速，有效的硝基爆炸物检测方法，特别是PA。

由于其灵敏度高，成本低，响应时间短，操作简单，并且能够应用于固相和溶液，基于荧光的检测方法通常具有优于传统检测方法的明显优势。因此，荧光传感器已成为一个热门的研究课题，并已广泛应用于许多领域，特别是在有毒有害物质的检测中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蓝色碳量子点及其制备方法，所述碳量子点可用于苦味酸的检测；碳量子点制备工艺简单，原料来源广泛且价格便宣，制备条件要求低且环境友好，在一般实验室均能合成，易于推广。

本发明提供的一种蓝色荧光碳量子点的制备方法，包括如下步骤：

室温下，按质量比0.2-0.4：0.9-3.6：5-15将面粉和无水乙二胺溶于二次水中，将溶液转移至水热反应釜中，150～250℃下反应10～25小时，过滤不溶物后得到浅黄色溶液；通过100～500Da的透析袋，在容器中透析处理至少2天，即得到纯净的碳量子点的水溶液；将其冷冻干燥后得到目标碳量子点。

所述的反应温度为200℃，反应时间为20小时。

所述面粉、无水乙二胺和二次水的质量比为0.3：1.8：10。

上述方法制备的碳量子点作为荧光探针可用于苦味酸的检测，其最低检出限为45nmol/L，线性范围0～30μmol/L。

所制备的碳量子点也可在细胞荧光成像中应用。

本发明的有益效果：

本发明通过一步水热法即可得到碳量子点溶液，合成方法简单有效，原料廉价易得，反应条件温和且环境友好，在一般实验室均能完成，易于推广。所制备的碳量子点作为探针可用于苦味酸的检测，也可在细胞荧光成像中应用。

附图说明

图1为实施例1制备的碳量子点的荧光发射光谱及紫外吸收光谱；

图2为实施例1制备的碳量子点的红外光谱图，图中横坐标为检测波长，纵坐标为透过率；

图3为实施例1制备的碳点的透射电镜图(左侧)和粒径分布图(右侧)；

图4为实施例1制备的碳点的XPS图谱；

图5为PA淬灭实施例1所制备的碳量子点的荧光发射光谱图(a)及其标准曲线(b)；

图6为实施例1所制备的碳量子点利用MTT法进行的B16F10(小鼠黑色素瘤细胞)毒性测试；

图7为实施例1制备的碳量子点激光共聚焦图，所用的细胞为人体肝癌细胞SMMC7721。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明做出进一步说明，实施例给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

碳量子点的制备方法：

步骤1，室温下，将0.3g的面粉和2mL的无水乙二胺(浓度99％)溶于10mL二次水中，充分搅拌。

步骤2，将溶液转移至50mL水热反应釜中。

步骤3，将水热釜置于烘箱中，200℃反应20小时，过滤不溶物后得到黄色溶液。

步骤4，黄色溶液通过500Da的透析袋，在玻璃容器中透析处理至少2天，即得到纯净的碳量子点的水溶液。

步骤5，将上述荧光碳量子点水溶液冷冻干燥后得到蓝色荧光碳量子点，其相对量子产率(以硫酸奎宁为标准)为13.2％。

实施例2

将实施例1制备的荧光碳点进行荧光激发、发射和紫外吸收光谱表征(见图1)，进行红外、TEM和XPS表征(见图2-4)，可知本发明制备的荧光碳点发射蓝色荧光，为单分散无定型纳米颗粒，表面含有氨基、羧基、羟基基团。

实施例3

取实施例1制备的荧光碳点水溶液(0.2mg/mL)2.5mL置于荧光比色皿中，逐渐加入浓度为5mM的苦味酸溶液，混合均匀，在荧光光度计中扫描发射光谱(λex＝381nm，λem＝467nm)，根据苦味酸的浓度和相对荧光强度变化值之间的关系(见图5)，计算碳点对苦味酸的检测范围及检出限。

实施例4

利用MTT法对实施例1制备的荧光碳量子点水溶液进行B16F10(小鼠黑色素瘤细胞)的毒性测试，见图6。

实施例5

实施例1制备的荧光碳量子点水溶液(13μg/mL)用于标记的人体肝癌细胞SMMC7721，如图7所示，细胞形态良好，可见碳量子点没有细胞毒性，可用于活细胞标记。图中从左到右依次为：明场细胞图，暗场细胞图(蓝色)，暗场细胞图(绿色)，暗场细胞图(黄色)，合并场细胞图。

Claims (6)

1.一种蓝色荧光碳量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：室温下，按质量比0.2-0.4：0.9-3.6：5-15将面粉和无水乙二胺溶于二次水中，将溶液转移至水热反应釜中，150～250℃下反应10～25小时，过滤不溶物后得到浅黄色溶液；通过100～500Da的透析袋，在容器中透析处理至少2天，即得到碳量子点的水溶液；再经冷冻干燥后得到目标碳量子点。

2.如权利要求1所述的蓝色荧光碳量子点的制备方法，其特征在于，所述的反应温度为200℃，反应时间为20小时。

3.如权利要求1所述的蓝色荧光碳量子点的制备方法，其特征在于，所述面粉、无水乙二胺和二次水的质量比为0.3：1.8：10。

4.如权利要求1-3任一项所述方法制备的蓝色荧光碳量子点。

5.如权利要求4所述的蓝色荧光碳量子点作为荧光探针用于苦味酸的检测。

6.如权利要求4所述的蓝色荧光碳量子点在细胞荧光成像中应用。