CN110451488A - 一种钝化修饰甘蔗糖蜜石墨烯量子点的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钝化修饰甘蔗糖蜜石墨烯量子点的方法。取1～4g甘蔗糖蜜溶于超纯水中,定容至30～50mL,分别经过超声、离心各5～20分钟后，取上清液转移至30mL聚四氟乙烯反应釜内衬中,并用不锈钢反应釜外壳密封，置于160～190℃烘箱中反应20～28小时，将产物进行过滤、离心后，所得上清液再用钝化剂进行修饰处理，所得溶液即为钝化GQDs溶液。本发明基于甘蔗糖蜜所制备的钝化修饰GQDs的荧光强度及荧光量子产率高（比未钝化的高100%以上），颗粒小且分散均匀，制备工艺简单、绿色环保、原料方便易得、成本低廉，能应用于生物医学及光电等领域。

Description

一种钝化修饰甘蔗糖蜜石墨烯量子点的方法
技术领域
本发明涉及纳米材料领域，特别涉及一种以甘蔗糖蜜为碳源、并加以钝化修饰来制备石墨烯量子点的方法。
背景技术
石墨烯量子点(Graphene Quantum Dots,简称GQDs)是石墨烯材料的一种衍生物，它除了具有石墨烯原本的优异性能外，还具有良好的溶解性和化学惰性、持续的发光性能、较易的表面嫁接性能以及低毒性，这些优点使GQDs在细胞的光学标记、生物成像检测、环境检测领域、携带药物及光热治疗等应用方面具有广阔的应用前景。
目前对GQDs的研究还处于初级阶段，GQDs的制备仍十分耗时费力，除了原料昂贵外，还要涉及复杂的合成路线、繁琐的离心和透析除杂等过程，才可获得少量GQDs样品，还不能实现GQDs的大批量生产，导致价格昂贵。因此，寻找一种广泛易得的原料、发展一种操作简单的合成路线对实现GQDs的大批量生产是十分有必要的。
表面修饰可提高GQDs的荧光性能，但目前对GQDs的表面修饰研究也鲜有报道，制约了GQDs的广泛应用。因此，发展一种高效制备GQDs的方法，实现GQDs的高质量生产是非常有必要的。
废糖蜜是工业制糖的一种副产物，常用作牲畜饲料、肥料以及工业发酵的基底，我国甘蔗糖蜜主要用来发酵产酒精，但在生产中会带来严重的二次污染(酒糟及糖蜜酒精废水的处理。目前利用甘蔗糖蜜制备吸附剂、电极材料等用途的已有不少报道，但基于甘蔗糖蜜制备荧光GQDs的报道却非常有限，尤其是利用甘蔗糖蜜制备GQDs并选择具有特定官能团的钝化剂来修饰钝化其表面缺陷以提高其荧光性质的研究尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种以甘蔗糖蜜为原料制备GQDs，再对GQDs表面进行钝化修饰的方法。
具体步骤为：
(1)称取1～4g甘蔗糖蜜于超纯水中，定容至30～50mL,使得甘蔗糖蜜充分溶解、摇匀。
(2)将步骤(1)所得甘蔗糖蜜溶液进行超声5～20分钟,使得甘蔗糖蜜充分溶解。
(3)将步骤(2)所得甘蔗糖蜜溶液放入离心机在8000～12000转/分的转速下离心5～15分钟，取出15～25mL上清液。
(4)将步骤(3)取出的15～25mL上清液转移至聚四氟乙烯内衬容积为30mL内胆中的不锈钢水热反应釜中，在160～190℃下水热反应20～28小时，待自然冷却至室温，将产物进行过滤、离心后，所得上清液即为GQDs溶液。
(5)将步骤(4)所得溶液用钝化剂或超纯水稀释处理10～100倍。
(6)采用500～650V电压，激发狭缝和发射狭缝均为5nm的荧光分光光度计检测步骤(5)所得溶液，当激发波长为350～390nm时，GQDs溶液的发射峰在430～460nm处荧光强度最大，发蓝光，荧光量子产率高。透射电子显微镜即TEM观察表明，所制备的GQDs为球形，平均粒径为1.5～3.5nm，AFM测试表明GQDs的厚度为1-2nm，约为3-6层的石墨烯厚度。其中经钝化剂处理的GQDs的荧光量子产率较未钝化(超纯水稀释)的能提高100％以上。
所述的钝化剂为无水甲醇、无水乙醇、分析纯丙醇、分析纯正丁醇和分析纯PEG-200中的一种。
本发明制备工艺简单、绿色环保、原料方便易得、成本低廉，制备过程简单快速；以甘蔗糖蜜为原料，既可以有效降低甘蔗糖蜜被当作废水排入河流造成的污染，又可以充分发挥甘蔗糖蜜的剩余价值，更在实现GQDs大批量生产中具有较大潜力。将所制得的GQDs再对其表面进行钝化修饰，以此来实现高质量GQDs的生产。此方法所制备的GQDs环保无毒，可作为荧光探针应用于细胞成像、生物传感、疾病诊断等环境分析及生物医学领域。
附图说明
图1为实施例1中未钝化甘蔗糖蜜GQDs在不同激发波长下的荧光光谱图。
图2为实施例1中未钝化甘蔗糖蜜GQDs的TEM图。
图3为实施例1中未钝化甘蔗糖蜜GQDs的粒径分布图。
图4为实施例2中不同钝化剂修饰的甘蔗糖蜜GQDs的荧光光谱对比图。
图5为实施例2中以PEG-200为钝化剂修饰的甘蔗糖蜜GQDs在不同激发波长下的荧光光谱图。
图6为实施例2中以PEG-200为钝化剂修饰的甘蔗糖蜜GQDs的TEM图。
图7为实施例2中以PEG-200为钝化剂修饰的甘蔗糖蜜GQDs的粒径分布图。
具体实施方式
实施例1：
(1)称取2.8g甘蔗糖蜜于超纯水中，定容至30mL,使得甘蔗糖蜜充分溶解、摇匀。
(2)将步骤(1)所得甘蔗糖蜜溶液进行超声10分钟,使得甘蔗糖蜜充分溶解。
(3)将步骤(2)所得甘蔗糖蜜溶液放入离心机在12000转/分的转速下离心10分钟，取出20mL上清液。
(4)将步骤(3)取出的20mL上清液转移至聚四氟乙烯内衬容积为30mL内胆中的不锈钢水热反应釜中，在190℃下水热反应24小时，待自然冷却至室温，将产物进行过滤、离心后，所得上清液即为GQDs溶液。
(5)将步骤(4)所得溶液用超纯水稀释50倍,即为未钝化的GQDs最佳稀释溶液。
(6)采用550V电压，激发狭缝和发射狭缝均为5nm的荧光分光光度计检测步骤(5)所得溶液，当激发波长为365nm时，GQDs溶液的发射峰在440nm处荧光强度最大，发蓝光，且具有激发波长依赖性，见图1，其荧光量子产率为10.44％。透射电子显微镜即TEM观察表明，所制备的GQDs为球形(见图2)，平均粒径为1.5～2.5nm(见图3)。
实施例2：
(1)称取2.8g甘蔗糖蜜于超纯水中，定容至30mL,使得甘蔗糖蜜充分溶解、摇匀。
(2)将步骤(1)所得甘蔗糖蜜溶液进行超声10分钟,使得甘蔗糖蜜充分溶解。
(3)将步骤(2)所得甘蔗糖蜜溶液放入离心机在12000转/分的转速下离心10分钟，取出20mL上清液。
(4)将步骤(3)取出的20mL上清液转移至聚四氟乙烯内衬容积为30mL内胆中的不锈钢水热反应釜中，在190℃下水热反应24小时，待自然冷却至室温，将产物进行过滤、离心后，所得上清液即为GQDs溶液。
(5)将步骤(4)所得溶液分别用无水甲醇、无水乙醇、分析纯丙醇、分析纯正丁醇和分析纯PEG-200钝化剂稀释50倍并进行钝化处理。
(6)采用550V电压，激发狭缝和发射狭缝均为5nm的荧光分光光度计检测步骤(5)所得溶液，经检测可知，GQDs经过钝化剂修饰后，其荧光强度较未钝化的均得到有效的提高，见图4。从图4可知，在所用钝化剂中，PEG-200钝化对GQDs溶液荧光效果影响最大，当激发波长为375nm时，所得溶液的最大发射峰在445nm处，但同样具有荧光波长依赖性(见图5)，与未钝化的量子点溶液(超纯水稀释)相比，其荧光量子产率可达21.32％，提高了104％。TEM观察表明，以PEG-200钝化所制备的GQDs为球形(见图6)，平均粒径为2.0～3.0nm(见图7)。

Claims (1)

1.一种钝化修饰甘蔗糖蜜石墨烯量子点的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）称取1～4g甘蔗糖蜜于超纯水中，定容至30～50mL,使得甘蔗糖蜜充分溶解、摇匀；
（2）将步骤（1）所得甘蔗糖蜜溶液进行超声5～20分钟,使得甘蔗糖蜜充分溶解；
（3）将步骤（2）所得甘蔗糖蜜溶液放入离心机在8000 ～12000转/分的转速下离心5～15分钟，取出15～25 mL上清液；
（4）将步骤（3）取出的15～25 mL上清液转移至聚四氟乙烯内衬容积为30mL内胆中的不锈钢水热反应釜中，在160～190℃下水热反应20～28小时，待自然冷却至室温，将产物进行过滤、离心后，所得上清液即为GQDs溶液；
（5）将步骤（4）所得溶液用钝化剂稀释处理10～100倍；
（6）采用500～650 V电压，激发狭缝和发射狭缝均为5 nm的荧光分光光度计检测步骤（5）所得溶液，当激发波长为350～390 nm时，GQDs溶液的发射峰在430～460 nm 处荧光强度最大，发蓝光，荧光量子产率高；透射电子显微镜即TEM观察表明，所制备的GQDs为球形，平均粒径为1.5～3.5 nm，AFM测试表明GQDs的厚度为1-2 nm，为3-6层的石墨烯厚度；其中经钝化剂处理的GQDs的荧光量子产率较未钝化即超纯水稀释的能提高100%以上；
所述的钝化剂为无水甲醇、无水乙醇、分析纯丙醇、分析纯正丁醇和分析纯PEG-200中的一种。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114045171A (zh) * 2021-12-07 2022-02-15 桂林理工大学 一种手性碳量子点的制备方法
CN114350355A (zh) * 2022-01-10 2022-04-15 太原理工大学 一种单峰发射的酒糟基青光碳量子点及其制备方法
CN114772578A (zh) * 2022-03-01 2022-07-22 太原理工大学 一种将酒糟转化为碳量子点和电容炭的方法及电容炭
CN117186888A (zh) * 2023-08-27 2023-12-08 桂林理工大学 一种多色荧光手性碳量子点的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2042473A2 (de) * 2007-09-26 2009-04-01 Brenntag Holding GmbH Zusammensetzung und Verfahren für die biologische Denitrifizierung von Abwässern
CN106634978A (zh) * 2016-09-21 2017-05-10 广西科学院 以甘蔗废糖蜜为原料合成荧光碳点的制备方法及其应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2042473A2 (de) * 2007-09-26 2009-04-01 Brenntag Holding GmbH Zusammensetzung und Verfahren für die biologische Denitrifizierung von Abwässern
CN106634978A (zh) * 2016-09-21 2017-05-10 广西科学院 以甘蔗废糖蜜为原料合成荧光碳点的制备方法及其应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吕华等: "碳量子点的制备及与牛血清蛋白的相互作用", 《新型炭材料》 *
孙英祥等: "甘蔗水热法一步合成水溶性荧光碳点", 《化工新型材料》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114045171A (zh) * 2021-12-07 2022-02-15 桂林理工大学 一种手性碳量子点的制备方法
CN114045171B (zh) * 2021-12-07 2023-08-11 桂林理工大学 一种手性碳量子点的制备方法
CN114350355A (zh) * 2022-01-10 2022-04-15 太原理工大学 一种单峰发射的酒糟基青光碳量子点及其制备方法
CN114350355B (zh) * 2022-01-10 2024-01-09 太原理工大学 一种单峰发射的酒糟基青光碳量子点及其制备方法
CN114772578A (zh) * 2022-03-01 2022-07-22 太原理工大学 一种将酒糟转化为碳量子点和电容炭的方法及电容炭
CN117186888A (zh) * 2023-08-27 2023-12-08 桂林理工大学 一种多色荧光手性碳量子点的制备方法
CN117186888B (zh) * 2023-08-27 2024-05-17 桂林理工大学 一种多色荧光手性碳量子点的制备方法

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