CN110589800A - 一种邻苯二酚-乙二胺碳点的分离纯化方法 - Google Patents

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汪晶
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Abstract

本发明属于碳点的分离技术领域。具体涉及公开了一种邻苯二酚‑乙二胺碳点的分离纯化方法，该方法以硅胶柱层析法为核心技术，以邻苯二酚‑乙二胺碳点的水热合成初产物为待分离物，以二氯甲烷和甲醇为洗脱剂，该工艺简单、分离效果好，既提高了邻苯二酚‑乙二胺量子点的产率，同时在分离纯化过程中量子点荧光不猝灭，为邻苯二酚‑乙二胺碳点的分离纯化提供了一种新的方法以及为该量子点在荧光传感、环境监测、生物分析、生物成像等领域的应用提供前提。

Description

一种邻苯二酚-乙二胺碳点的分离纯化方法
技术领域
本发明属于碳点的分离技术领域，具体涉及一种邻苯二酚-乙二胺碳点的分离纯化方法，尤其涉及一种柱层析法从邻苯二酚-乙二胺碳点的水热合成初产物中分离纯化得到邻苯二酚-乙二胺碳点的方法，工艺简单、分离效果好，提高了邻苯二酚-乙二胺量子点的收率，分离纯化过程中量子点荧光不猝灭，为邻苯二酚-乙二胺碳点的分离纯化提供了一种新的方法，可应用于荧光传感、环境监测、生物分析、生物成像等领域。
背景技术
碳荧光材料与传统荧光材料如有机荧光染料和半导体量子点相比，具有纳米粒子毒性低、生物相容性好，具有优异的电子特性，表面易于功能化和可调控的发光特性等特点，广泛应用于环境、食品药品分析、传感和生物医学检测、成像等领域。碳荧光材料碳点的合成方法众多如有机物碳化法，有机物碳化法包括了煅烧法、水热合成法、微波或微波辅助法、超声法等，其中水热合成由于操作简单、方便快捷、可制备粒径小、分散性好的纳米材料而被广泛应用。但是水热合成法制备荧光碳点存在粒径分布较宽、尺寸不均一的缺点，大多需要经透析分离纯化，不稳定的物质或产物在透析过程由于长期暴露在空气或溶解氧中受氧化发生荧光猝灭等不可逆现象，使得碳点的产量大幅降低甚至失去原有的光学和电子特性，不利于碳点生产和实际应用。
邻苯二酚-乙二胺碳点由于表面具有丰富的氨基和羟基官能团，荧光性能好，细胞毒性低，应用于生物分子和活细胞成像中，但是现行的邻苯二酚-乙二胺碳点普遍采用去离子水溶液透析法，该方法产物损耗量大，透析时间长，透析过程碳点荧光猝灭严重，影响邻苯二酚-乙二胺碳点的后续应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有邻苯二酚-乙二胺碳点分离方法的不足，提供一种以硅胶柱层析法为核心技术的从水热合成初产物中分离纯化得到邻苯二酚-乙二胺碳点的方法，为实现邻苯二酚-乙二胺碳点的应用提供前提。
一种邻苯二酚-乙二胺碳点的分离纯化方法，包括如下步骤：
a、水热合成：将邻苯二酚和乙二胺溶于去离子水中，将混合溶液转移到在聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，180～200℃反应12h；所述邻苯二酚、乙二胺、去离子水质量之比为1:(0.8～1.5): (90～95)；
b、旋蒸干燥：将a步骤反应得到水热合成的墨绿色碳点溶液加硅胶旋转蒸发至干燥，得到干燥的具有强绿色荧光的碳点硅胶粉末；硅胶与墨绿色碳点溶液的质量比为1：25～1：16；
c、提纯：将碳点硅胶粉末加入层析柱，加入极性的二氯甲烷及甲醇的混合溶剂为洗脱剂，或在此混合溶剂基础上滴加弱碱，从而分离未反应物质和不同反应程度的碳点；用试管接取不同批次的分离产物并通过薄层色谱筛选得到纯化的邻苯二酚-乙二胺碳点洗脱溶液；所述层析柱固定相为200-300目硅胶；所述洗脱剂中二氯甲烷和甲醇的混合液体积比为1：2～2：1；
d、去除洗脱溶剂：将纯化的邻苯二酚-乙二胺碳点洗脱溶液旋转蒸发至干燥，得到干燥的具有强绿色荧光的邻苯二酚-乙二胺碳点粉末。
所述水热合成反应温度为180度，邻苯二酚、乙二胺、去离子水质量之比为1:0.9:92。
所述硅胶与墨绿色碳点溶液的质量比为1：20。
所述层析柱固定相为260目硅胶。
所述洗脱剂中二氯甲烷和甲醇的混合液体积比为1：2。
本发明相对于现有技术具有以下优点：
1、通过柱层析法分离速度快、耗时短、高效，且分离过程中减少邻苯二酚-乙二胺碳点尺寸不均一引起的产物损耗。
2、通过柱层析法得到的纯化邻苯二酚-乙二胺碳点具有强的绿色荧光，避免了透析法提纯过程的荧光猝灭，为邻苯二酚-乙二胺碳点的分离纯化提供了一种新的途径以及为该量子点在荧光传感、环境监测、生物分析、生物成像等域的光学应用提供前提。
3、该技术工艺简单、分离效果好，既提高了邻苯二酚-乙二胺量子点的产率，同时在分离纯化过程中量子点荧光不猝灭。
附图说明
图1为实施例3纯化后邻苯二酚-乙二胺碳点的荧光光谱图。
具体实施方式
实施例1：
（1）水热合成邻苯二酚-乙二胺碳点的制备：称取0.2753克的邻苯二酚分散在25毫升去离子水中，超声分散5分钟至完全溶解。将300微升乙二胺加入分散液中，超声混合2分钟，将混合溶液转移到聚四氟乙烯不锈钢高压反应釜，在180℃条件下反应12个小时，冷却至室温，得到邻苯二酚-乙二胺碳点初产物溶液即墨绿色碳点溶液。
（2）取上述所得邻苯二酚-乙二胺碳点初产物溶液25ml，置于单颈烧瓶中，加入1.0g硅胶搅拌均匀，80℃旋转蒸发，得到干燥的具有绿色荧光的碳点硅胶粉末。
（3）将步骤（2）所得的碳点硅胶粉末加入硅胶为固定相的层析柱，用二氯甲烷：甲醇=2：1混合溶剂洗脱，试管先后收集不同批次的分离产物，保留紫外灯下有明亮绿色荧光的含有邻苯二酚-乙二胺碳点的分离产物。
（4）将步骤（3）所得的有明亮绿色荧光的分离产物，与初产物、邻苯二酚通过薄层色谱法比较，筛选得到纯化的邻苯二酚-乙二胺碳点的分离产物。
（5）将步骤（4）所得含有纯化的邻苯二酚-乙二胺碳点的分离产物收集到单颈烧瓶，50℃旋转蒸发至干燥，得到纯化的具有强绿色荧光的邻苯二酚-乙二胺碳点粉末。将碳点再分散在去离子水中，得到具有明亮绿色荧光的邻苯二酚-乙二胺碳点溶液。
实施例2：
（2）取实施例1方法所得的邻苯二酚-乙二胺碳点初产物溶液25ml，置于单颈烧瓶中，加入2.0g硅胶搅拌均匀，70℃旋转蒸发，得到干燥的具有绿色荧光的碳点硅胶粉末。
（3）将步骤（2）所得的碳点硅胶粉末加入硅胶为固定相的层析柱，用二氯甲烷：甲醇 =1：1的混合溶剂洗脱，试管先后收集不同批次的分离产物，保留紫外灯下有明亮绿色荧光的含有邻苯二酚-乙二胺碳点的分离产物。
（4）将步骤（3）所得的有明亮绿色荧光的分离产物，与初产物、邻苯二酚通过薄层色谱法比较，筛选得到纯化的邻苯二酚-乙二胺碳点的分离产物。
（5）将步骤（4）所得含有纯化的邻苯二酚-乙二胺碳点的分离产物收集到单颈烧瓶，40℃旋转蒸发至干燥，得到纯化的具有强绿色荧光的邻苯二酚-乙二胺碳点粉末。将碳点再分散在去离子水中，得到具有明亮绿色荧光的邻苯二酚-乙二胺碳点溶液。
实施例3：
（2）取实施例1方法所得的邻苯二酚-乙二胺碳点初产物溶液25ml，置于单颈烧瓶中，加入1.3g硅胶搅拌均匀，75℃旋转蒸发，得到干燥的具有绿色荧光的碳点硅胶粉末。
（3）将步骤（2）所得的碳点硅胶粉末加入硅胶为固定相的层析柱，用二氯甲烷：甲醇：三乙胺=100：100：1的混合溶剂洗脱，试管先后收集不同批次的分离产物，保留紫外灯下有明亮绿色荧光的含有邻苯二酚-乙二胺碳点的分离产物。
（4）将步骤（3）所得的有明亮绿色荧光的分离产物，与初产物、邻苯二酚通过薄层色谱法比较，筛选得到纯化的邻苯二酚-乙二胺碳点的分离产物。
（5）将步骤（4）所得含有纯化的邻苯二酚-乙二胺碳点的分离产物收集到单颈烧瓶，40℃旋转蒸发至干燥，得到纯化的具有强绿色荧光的邻苯二酚-乙二胺碳点粉末。将碳点再分散在去离子水中，得到具有明亮绿色荧光的邻苯二酚-乙二胺碳点溶液。碳点发射峰在506纳米，荧光光谱图见图1。

Claims (5)

1.一种邻苯二酚-乙二胺碳点的分离纯化方法，包括如下步骤：其特征在于：
a、水热合成：将邻苯二酚和乙二胺溶于去离子水中，将混合溶液转移到在聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，180～200℃反应12h；所述邻苯二酚、乙二胺、去离子水质量之比为1:(0.8～1.5): (90～95)；
b、旋蒸干燥：将a步骤反应得到水热合成的墨绿色碳点溶液加硅胶旋转蒸发至干燥，得到干燥的具有强绿色荧光的碳点硅胶粉末；硅胶与墨绿色碳点溶液的质量比为1：25～1：16；
c、提纯：将碳点硅胶粉末加入层析柱，加入极性的二氯甲烷及甲醇的混合溶剂为洗脱剂，或在此混合溶剂基础上滴加弱碱，从而分离未反应物质和不同反应程度的碳点；用试管接取不同批次的分离产物并通过薄层色谱筛选得到纯化的邻苯二酚-乙二胺碳点洗脱溶液；所述层析柱固定相为200-300目硅胶；所述洗脱剂中二氯甲烷和甲醇的混合液体积比为1：2～2：1；
d、去除洗脱溶剂：将纯化的邻苯二酚-乙二胺碳点洗脱溶液旋转蒸发至干燥，得到干燥的具有强绿色荧光的邻苯二酚-乙二胺碳点粉末。
2.根据权利要求1中所述的一种邻苯二酚-乙二胺碳点的分离纯化方法，其特征在于：所述水热合成反应温度为180度，邻苯二酚、乙二胺、去离子水质量之比为1:0.9:92。
3.根据权利要求1中所述的一种邻苯二酚-乙二胺碳点的分离纯化方法，其特征在于：所述硅胶与墨绿色碳点溶液的质量比为1：20。
4.根据权利要求1中所述的一种邻苯二酚-乙二胺碳点的分离纯化方法，其特征在于：所述层析柱固定相为260目硅胶。
5.根据权利要求1中所述的一种邻苯二酚-乙二胺碳点的分离纯化方法，其特征在于：所述洗脱剂中二氯甲烷和甲醇的混合液体积比为1：2。
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