CN110589799A

CN110589799A - 一种蓝色荧光碳量子点的制备方法及应用

Info

Publication number: CN110589799A
Application number: CN201910925070.0A
Authority: CN
Inventors: 许萌; 汪晶; 胡军; 李大权
Original assignee: Shangyu Research Institute of ZJUT
Current assignee: Shangyu Research Institute of ZJUT
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2019-12-20

Abstract

本发明公开了一种蓝色荧光碳量子点的制备方法及应用。一种蓝色荧光碳量子点的制备方法,包括如下步骤：将0.45gN‑乙酰‑L‑半胱氨酸和0.0725~1.06 g一水合柠檬酸一起溶于15 mL超纯水中；搅拌摇匀后，将溶液转移到25~50 mL水热反应釜中；将水热釜置于烘箱中,140~220℃下反应1~5 h,得到浑浊溶液并过滤；通过500~1000Da透析袋,在玻璃容器中透析1~3天，每隔8h换一次水，最终得到纯净碳点的水溶液。本发明弥补目前技术存在的缺陷，该方法具有廉价，简便，快捷的优点，并展现出它用于检测Cr6+的可行性。

Description

一种蓝色荧光碳量子点的制备方法及应用

技术领域

本发明涉及碳量子点，特别涉及一种蓝色荧光碳点及其制备方法和应用。

背景技术

碳量子点，又称作碳点。相比较于传统的半导体量子点，碳点具有低毒性，生物相容性，低成本，可调荧光发射，易于功能化和优异的物理化学性能，因而吸引了众多研究者的兴趣，并广泛应用于生物成像，分析检测，催化，药物输送等领域。

目前制备碳点的途径主要是自上而下和自下而上的方法，这两种途径制备碳点的方法包含了水热法、微波法、超声合成法、溶剂热法、电化学法、激光烧灼法、电弧放电法等。其中水热法由于成本低、绿色并且无毒前驱体种类丰富等优势越来越受到研究者的青睐。此外，通过水热法合成的碳点已经被广泛用于化学分析和生物成像等领域。

Cr6+，是一种易被人体吸收的重金属离子，会引起许多的健康问题。如瘙痒、鼻出血、溃疡甚至致癌。目前已经有些基于碳点的荧光探针用于检测Cr6+。然而这些探针大多没有考虑到量子点的制备条件，如时间和温度对检测Cr6+灵敏度的影响，例如Liu以柠檬酸为碳源，N-乙酰-L-半胱氨酸为氮源和硫源，通过微波法合成了蓝光发射的碳点、对Cr6+检测的线性范围是0.5–125 mM Cr(VI)，仅仅考虑柠檬酸与N-乙酰-L-半胱氨酸的摩尔比对碳点荧光强度的影响。Gao等研究了多种氨基酸（包括N-乙酰-L-半胱氨酸）和柠檬酸为原料合成碳点，摩尔比，反应时间，温度等因素对产物荧光量子产率的影响都被充分地考虑到，然而其制备复杂，反应时间长，限制了其实际应用。

我们以一水合柠檬酸和N-乙酰-L-半胱氨酸为前驱体，通过水热法合成了具有蓝色荧光发射的碳点，并探究了摩尔比，时间，温度对其荧光量子产率的影响，并将其用于Cr6+的检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种蓝色荧光碳量子点的制备方法及应用，弥补目前技术存在的缺陷，该方法具有廉价，简便，快捷的优点，并展现出它用于检测Cr6+的可行性。

一种蓝色荧光碳量子点的制备方法,包括如下步骤：将0.45gN-乙酰-L-半胱氨酸和0.0725~1.06 g一水合柠檬酸一起溶于15 mL超纯水中；搅拌摇匀后，将溶液转移到25~50mL水热反应釜中；将水热釜置于烘箱中, 140~220℃下反应1~5 h,得到浑浊溶液并过滤；通过500~1000Da透析袋,在玻璃容器中透析1~3天，每隔8h换一次水，最终得到纯净碳点的水溶液。

所述反应温度140~220℃，反应时间1~5 h。

所述一水合柠檬酸为和0.145 g；反应温度200℃，反应时间3 h。

一种蓝色荧光碳量子点的应用，其可作为荧光探针在水体中检测Cr6+。

本发明的有益效果是：

1、以N-乙酰-L-半胱氨酸和一水合柠檬酸和为前驱体，通过水热法一步合成了具有蓝色荧光发射的碳点，并探究了N-乙酰-L-半胱氨酸和一水合柠檬酸摩尔比，反应温度，反应时间对碳点荧光量子产率的影响，通过这种方法得到的碳点荧光量子产率高达50.46%。2、本发明所述的碳点制备简便且廉价，并展现出对检测Cr6+的可行性。

2、本发明所述的碳点制备简便且廉价，并展现出对检测Cr6+的可行性。

附图说明

图1为实施例1所制备的样品分散于水中，分别在日光和紫外光下的实物图；

图2为实施例1所制备的样品分散于水中的紫外和荧光图；

图3为考察N-乙酰-L-半胱氨酸和一水合柠檬酸的摩尔比对碳点荧光量子产率的影响；

图4为考察反应温度对碳点荧光量子产率的影响；

图5为考察反应时间对碳点荧光量子产率的影响；

图6为考察Cr6+淬灭实验1制备的碳量子点的荧光光谱图,其显示加六价铬离子后荧光强度随浓度的增加而降低。

具体实施方式

请参考图1至图6，以下实施例中，荧光发射光谱的检测条件为：设定检测模式为发射光谱，激发波长为365 nm, 狭缝宽度为10 nm*10nm, 波长扫描范围为390-600nm。

实施例1：

制备一种蓝色荧光碳点，步骤如下：

步骤一，将0.45gN-乙酰-L-半胱氨酸和0.145g一水合柠檬酸溶于15 mL超纯水中；搅拌摇匀，得到澄清溶液；

步骤二，将步骤1中的溶液转移到30mL水热反应釜中；

步骤三，将水热釜置于烘箱中,200℃反应3小时,得到浑浊溶液；

步骤四，过滤不溶物后的溶液，通过800Da透析袋,在玻璃容器中透析2天，每隔8h换一次水，最终得到纯净碳点的水溶液。

实施例2：

制备一种蓝色荧光碳点，步骤如下：

步骤一，将0.45gN-乙酰-L-半胱氨酸和0.0725g一水合柠檬酸溶于15 mL超纯水中；搅拌摇匀，得到澄清溶液；

步骤二，将步骤1中的溶液转移到25mL水热反应釜中；

步骤三，将水热釜置于烘箱中,140℃反应1小时,得到浑浊溶液；

步骤四，过滤不溶物后的溶液，通过500Da透析袋,在玻璃容器中透析1天，每隔8h换一次水，最终得到纯净碳点的水溶液。

实施例3：

制备一种蓝色荧光碳点，步骤如下：

步骤一，将0.45gN-乙酰-L-半胱氨酸和1.06g一水合柠檬酸溶于15 mL超纯水中；搅拌摇匀，得到澄清溶液；

步骤二，将步骤1中的溶液转移到50mL水热反应釜中；

步骤三，将水热釜置于烘箱中,220℃反应5小时,得到浑浊溶液；

步骤四，过滤不溶物后的溶液，通过1000Da透析袋,在玻璃容器中透析3天，每隔8h换一次水，最终得到纯净碳点的水溶液。

实验1：

考察N-乙酰-L-半胱氨酸和一水合柠檬酸摩尔比对碳点荧光量子产率的影响：

除一水合柠檬酸变为1.06、0.58、0.29、0.145、0.0725克以外,其余条件均与实施例1相同。以硫酸奎宁为标准，其相对量子产率,为：3.2%，11.41%，30.06%，50.15%，45.52%。

实验2：

考察反应温度对碳点荧光量子产率的影响：除温度变为140、160、180、200、220℃以外,其余条件均与实施例1相同。以硫酸奎宁为标准，其相对量子产率为：30.24%，36.21%，43.52%，50.46%，43.76%。

实验3：

考察反应时间对碳点荧光量子产率的影响：除时间变为1h、2h、3h、4h、5h以外,其余条件均与实施例1相同。以硫酸奎宁为标准，其相对量子产率为：28.68%，39.34%，50.27%，42.14%，41.55%。

实验4：

称取实施例1制备的碳量子点10 uL和3 mL超纯水加入荧光比色皿中,然后向比色皿中滴加Cr6+,(1mmol/L) 每次滴加0.3 uL,并测其荧光发射光谱。见图6。

本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也仅仅于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims

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：将0.45gN-乙酰-L-半胱氨酸和0.0725~1.06 g一水合柠檬酸一起溶于15 mL超纯水中；搅拌摇匀后，将溶液转移到25~50 mL水热反应釜中；将水热釜置于烘箱中, 140~220℃下反应1~5 h,得到浑浊溶液并过滤；通过500~1000Da透析袋,在玻璃容器中透析1~3天，每隔8h换一次水，最终得到纯净碳点的水溶液。

2.根据权利要求1中所述的一种蓝色荧光碳量子点的制备方法，其特征在于：所述反应温度140~220℃，反应时间1~5 h。

3.根据权利要求1中所述的一种蓝色荧光碳量子点的制备方法，其特征在于：所述一水合柠檬酸为和0.145 g；反应温度200℃，反应时间3 h。

4.一种蓝色荧光碳量子点的应用，其特征在于：其可作为荧光探针在水体中检测Cr6+。