CN110003886B - 稀土碳点核苷白光发射水凝胶及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了稀土碳点核苷白光发射水凝胶及制备方法和应用，制备为：配制碳点水溶液，硝酸铕水溶液、硝酸铽水溶液和核苷水溶液；将碳点水溶液、硝酸铕水溶液、硝酸铽水溶液和核苷水溶液混合均匀，用氨水调节pH，加热反应，降至室温，即得到稀土碳点核苷白光发射水凝胶。本发明的一种稀土碳点核苷白光发射水凝胶制备过程方便、简单。本发明的方法可方便的调节水凝胶荧光的颜色。本发明的稀土碳点核苷白光发射水凝胶对外界刺激具有多重响应，可响应于pH、温度、离子等而表现出不同的颜色及水凝胶的状态。本发明环保。

Description

稀土碳点核苷白光发射水凝胶及制备方法和应用
技术领域
本发明属于白光水凝胶领域，本发明具体涉及一种白光发射水凝胶及制备方法和在刺激响应材料中的应用。
背景技术
荧光水凝胶在生物成像，化学生物传感，药物递送等方面具有广泛的应用。其中，白光水凝胶应用更加广泛，因为白色荧光是一种理想的照明和信息显示光，它的发射颜色与阳光相近，在黑暗空间中对比度高，且发射光谱覆盖范围整个可见光区，荧光具有可调性，在信息显示方面具有广阔的应用前景；凝胶态使材料对外部刺激具有较强的响应能力，当改变水凝胶中发色团的环境或者化学结构时，荧光会发生相应的改变，白光水凝胶光谱中的多个发射峰使其对外界刺激具有更高的灵敏度，是传感材料的重要应用材料。
白光发射水凝胶通常由三原色或由两种互补的光源复合而成，通过共价偶联、配位作用、静电相互作用或主客体相互作用将发射光源整合到凝胶基质中。镧系元素具有独特的窄线状发射、色纯度高、斯托克斯位移大、荧光寿命长、量子产率高、耐光漂白等优点。其中Eu3+、Tb3+两种离子分别作为红色和绿色发射光源广泛应用于白光发射材料中。然而蓝光发射通常很难从镧系元素中获得。碳点由于其独特的蓝光发射，且具有优异的抗光漂白能力、良好的水溶性、较低的细胞毒性以及卓越的化学稳定性，是作为蓝光发射源的很有前途的候选材料之一。
目前大多数白光发射水凝胶都是在有机溶剂中制备的，且制作工艺复杂，不环保，无法在水环境中使用，严重限制了其实际应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种稀土碳点核苷白光发射水凝胶。
本发明的第二个目的是提供一种稀土碳点核苷白光发射水凝胶的制备方法。
本发明的第三个目的是提供一种稀土碳点核苷白光发射水凝胶在刺激响应材料中的应用。
本发明的技术方案概述如下：
稀土碳点核苷白光发射水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳点溶解在超纯水中，配成0.80-1.00mg/mL的碳点水溶液，将Eu(NO3)3·6H2O溶解在超纯水中，配成Eu(NO3)3·6H2O的浓度为0.05-0.07g/mL的硝酸铕水溶液；将Tb(NO3)3·6H2O溶解在超纯水中，配成Tb(NO3)3·6H2O的浓度为0.05-0.07g/mL的硝酸铽水溶液；将核苷溶解在超纯水中，配成0.03-0.04g/mL的核苷水溶液；
(2)按体积，将12份碳点水溶液、1份硝酸铕水溶液、200份硝酸铽水溶液和200-800份核苷水溶液混合均匀，用氨水调节pH为7-9，加热至75-95℃，反应10-15min，降至室温，即得到稀土碳点核苷白光发射水凝胶。
优选地，核苷为腺苷、胸苷、鸟苷、胞苷、尿苷、脱氧腺苷、脱氧鸟苷、脱氧胞苷或脱氧胸苷。
上述方法制备的稀土碳点核苷白光发射水凝胶。
稀土碳点核苷白光发射水凝胶在pH响应材料中的应用。
稀土碳点核苷白光发射水凝胶在温度响应材料中的应用。
稀土碳点核苷白光发射水凝胶在离子响应材料中的应用。
本发明的优点：
本发明的一种稀土碳点核苷白光发射水凝胶制备过程方便、简单。本发明的方法可方便的调节水凝胶荧光的颜色。本发明的稀土碳点核苷白光发射水凝胶对外界刺激具有多重响应，可响应于pH、温度、离子等而表现出不同的颜色及水凝胶的状态。本发明环保。
附图说明
图1是实施例1制备的一种稀土碳点核苷白光发射水凝胶在日光灯照射下的照片。
图2是实施例1制备的一种稀土碳点核苷白光发射水凝胶在紫外灯照射下的照片。
图3是实施例1制备的一种稀土碳点核苷白光发射水凝胶的荧光光谱图。
具体实施方式
本发明所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
碳点的制备：
将2g柠檬酸一水合物和1gL-半胱氨酸溶解在5mL超纯水中，70℃加热12h，得到透明的浓稠液体；升温到300℃水热加热3h，得到黑色的浓稠液体；用1M的NaOH水溶液黑色的浓稠液体中和至pH为7，冻干，得到碳点。
下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
稀土碳点核苷白光发射水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳点溶解在超纯水中，配成1.00mg/mL的碳点水溶液，将Eu(NO3)3·6H2O溶解在超纯水中，配成Eu(NO3)3·6H2O的浓度为0.07g/mL的硝酸铕水溶液；将Tb(NO3)3·6H2O溶解在超纯水中，配成Tb(NO3)3·6H2O的浓度为0.05g/mL的硝酸铽水溶液；将胸苷溶解在超纯水中，配成0.04g/mL的胸苷水溶液；
(2)将12mL碳点水溶液、1mL硝酸铕水溶液、200mL硝酸铽水溶液和200mL胸苷水溶液混合均匀，用氨水调节pH为8，加热至95℃，反应10min，降至室温，即得到稀土碳点核苷白光发射水凝胶。
见图1和图2。
由图1可知，本实施例获得的稀土碳点核苷白光发射水凝胶在日光灯下澄清透明。
由图2可知，本实施例获得的稀土碳点核苷白光发射水凝胶在312nm紫外光照射下发出白色荧光，表明其光物理学性能良好，用于显示装置。
实施例2
稀土碳点核苷白光发射水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳点溶解在超纯水中，配成1.00mg/mL的碳点水溶液，将Eu(NO3)3·6H2O溶解在超纯水中，配成Eu(NO3)3·6H2O的浓度为0.07g/mL的硝酸铕水溶液；将Tb(NO3)3·6H2O溶解在超纯水中，配成Tb(NO3)3·6H2O的浓度为0.05g/mL的硝酸铽水溶液；将脱氧鸟苷溶解在超纯水中，配成0.03g/mL的脱氧鸟苷水溶液；
(2)将12mL碳点水溶液、1mL硝酸铕水溶液、200mL硝酸铽水溶液和800mL脱氧鸟苷水溶液混合均匀，用氨水调节pH为9，加热至75℃，反应15min，降至室温，即得到稀土碳点核苷白光发射水凝胶。
本实施例获得的稀土碳点核苷白光发射水凝胶在日光灯下澄清透明。
本实施例获得的稀土碳点核苷白光发射水凝胶在312nm紫外光照射下发出白色荧光，表明其光物理学性能良好，用于显示装置。
实施例3
稀土碳点核苷白光发射水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳点溶解在超纯水中，配成0.80mg/mL的碳点水溶液，将Eu(NO3)3·6H2O溶解在超纯水中，配成Eu(NO3)3·6H2O的浓度为0.05g/mL的硝酸铕水溶液；将Tb(NO3)3·6H2O溶解在超纯水中，配成Tb(NO3)3·6H2O的浓度为0.07g/mL的硝酸铽水溶液；将胞苷溶解在超纯水中，配成0.04g/mL的胞苷水溶液；
(2)将12mL碳点水溶液、1mL硝酸铕水溶液、200mL硝酸铽水溶液和200mL胞苷水溶液混合均匀，用氨水调节pH为7，加热至95℃，反应10min，降至室温，即得到稀土碳点核苷白光发射水凝胶。
本实施例获得的稀土碳点核苷白光发射水凝胶在日光灯下为白色。
本实施例获得的稀土碳点核苷白光发射水凝胶在312nm紫外光照射下发出白色荧光，表明其光物理学性能良好，用于显示装置。
实验证明，用腺苷、鸟苷、尿苷、脱氧腺苷、脱氧胞苷或脱氧胸苷分别替代实施例1中的胸苷，其它同实施例1制备出与实施例1性质相似的稀土碳点核苷白光发射水凝胶。
应用例1
采用本发明实施例1制备的稀土碳点核苷白光发射水凝胶涂覆在紫外灯管上，得到白光发射，证明，本发明的稀土碳点核苷白光发射水凝胶可以用做照明材料。
实施例2和实施例3制备的稀土碳点核苷白光发射水凝胶涂覆在紫外灯管上，得到白光发射。
应用例2
将本发明实施例1制备的稀土碳点核苷白光发射水凝胶，置于80oC环境下，其荧光颜色变为紫色。
利用其荧光随温度变化的特点，可以作为温度传感器。
实施例2和实施例3制备的稀土碳点核苷白光发射水凝胶其荧光随温度变化，可以作为温度传感器。
应用例3
将0.1M的盐酸加到实施例1制备的稀土碳点核苷白光发射水凝胶上，放置30min，其荧光变为蓝色，再加入氨水中和，其荧光恢复为白色。利用其荧光对酸碱敏感的特点，可以制备pH响应材料。
实施例2和实施例3制备的稀土碳点核苷白光发射水凝胶其荧光对酸碱敏感，可以制备pH响应材料。
应用例4
向实施例1制备的稀土碳点核苷白光发射水凝胶加入F-(0.1M四丁基氟化铵水溶液)放置30min，其荧光变为蓝色。利用其荧光对F-敏感的特点，作为离子响应材料。
实施例2和实施例3制备的稀土碳点核苷白光发射水凝胶其荧光对F-敏感，可以作为离子响应材料。

Claims (5)

1.稀土碳点核苷白光发射水凝胶的制备方法，其特征是包括如下步骤：
（1）将碳点溶解在超纯水中，配成0.80-1.00mg/mL的碳点水溶液，将Eu(NO3)3·6H2O溶解在超纯水中，配成Eu(NO3)3·6H2O的浓度为0.05-0.07g/mL的硝酸铕水溶液；将Tb(NO3)3·6H2O溶解在超纯水中，配成Tb(NO3)3·6H2O的浓度为0.05-0.07g/mL的硝酸铽水溶液；将核苷溶解在超纯水中，配成0.03-0.04g/mL的核苷水溶液；
（2）按体积，将12份碳点水溶液、1份硝酸铕水溶液、200份硝酸铽水溶液和200-800份核苷水溶液混合均匀，用氨水调节pH为7-9，加热至75-95℃，反应10-15min，降至室温，即得到稀土碳点核苷白光发射水凝胶；
所述碳点用下述步骤制备：将2g柠檬酸一水合物和1gL-半胱氨酸溶解在5mL超纯水中，70℃加热12h，得到透明的浓稠液体；升温到300℃水热加热3h，得到黑色的浓稠液体；用1M的NaOH水溶液将黑色的浓稠液体中和至pH为7，冻干，得到碳点；
所述核苷为腺苷、胸苷、鸟苷、胞苷、尿苷、脱氧腺苷、脱氧鸟苷、脱氧胞苷或脱氧胸苷。
2.权利要求1的方法制备的稀土碳点核苷白光发射水凝胶。
3.权利要求2的稀土碳点核苷白光发射水凝胶在pH响应材料中的应用。
4.权利要求2的稀土碳点核苷白光发射水凝胶在温度响应材料中的应用。
5.权利要求2的稀土碳点核苷白光发射水凝胶在离子响应材料中的应用。
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