CN114804071A - 一种具备抗氧化能力的碳量子点材料及其应用 - Google Patents

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黄锦海
杨梅
陈鑫
周行涛
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Abstract

本发明属于新型纳米材料技术领域，具体涉及一种具备抗氧化能力的碳量子点材料及其应用，其为以柠檬酸和水合肼为原料，采用水热法制备得到。本发明采用简单的水热法以柠檬酸和水合肼为原料成功制备得到具有强抗氧化能力的碳量子点材料。该方法具有可大批量制备且制造成本低的特点，所得产物具有高抗氧化能力，同时还具有快速，高效的特点。这对于扩大量子点材料的应用领域以及抗氧化药物的研发具有重要的研究意义。

Description

一种具备抗氧化能力的碳量子点材料及其应用
技术领域
本发明属于新型纳米材料技术领域，具体涉及一种具备抗氧化能力的碳量子点材料及其应用。
背景技术
氧化应激是指当机体遭受各种有害刺激(如辐射、缺血、缺氧等)时，体内产生过多高活性分子，如活性氧自由基 (reactive oxygen species，ROS)和活性氮自由基(reactive nitrogen species，RNS)，氧化程度超出氧化物的清除，导致氧化系统和抗氧化系统失衡，从而引起组织损伤。ROS、RNS等活性成分堆积会引起一系列病理损害，大量自由基产生、蛋白质功能损伤、信号转导异常、基因突变，以致细胞凋亡、组织损伤、肿瘤发生等。因此，积极地防护氧化应激损伤，合理地应用抗氧化药物，能有效预防和治疗多种疾病。
碳量子点是一种具有荧光性质的新型纳米碳材料，尺寸在10 nm以下，与传统的半导体量子点材料相比，具有良好的分散性、较高的生物相容性、环境友好性、制备成本低和制作工艺相对简单等优点，已广泛应用于光催化、生物成像、药物运输、新型纳米传感器、光诊疗剂、LED器件等各种领域。目前有研究发现，采用某些特定的前体材料制备得到的碳量子点在体外表现出活性氧清除活性，如CN202010587576.8所公开的以叶黄素为原料之一制备的抗氧化碳量子点，如专利CN201910179616.2以甘氨酸为表面钝化剂，柠檬酸为碳源材料，硝酸铈提供铈元素通过一步水热碳化法制备得到的铈掺杂碳量子点具有较好的抗氧化效果等。关于抗氧化碳量子点的文献报道不多，开发新的抗氧化碳量子点材料具有较大难度。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种具备抗氧化能力的碳量子点材料。
本发明所采取的技术方案如下：一种具备抗氧化能力的碳量子点材料，其以柠檬酸和水合肼为原料，采用水热法制备得到。
优选的，其制备方法包括以下步骤：柠檬酸的质量和水合肼溶液的体积的比值为3g:2-10 mL，将柠檬酸分散到水合肼溶液中，搅拌使其充分溶解得到混合溶液；将混合溶液置于反应容器中，在160-220 ℃下反应50-150 min制备得到碳量子点材料。
优选的，柠檬酸的质量和水合肼溶液的体积的比值为3 g: 8 mL。
如上所述的具备抗氧化能力的碳量子点材料制备抗氧化药物的应用。
一种抗氧化药物，其包含如上所述的具备抗氧化能力的碳量子点材料。
本发明的有益效果如下：本发明采用简单的水热法以柠檬酸和水合肼为原料成功制备得到具有强抗氧化能力的碳量子点材料。该方法具有可大批量制备且制造成本低的特点，所得产物具有高抗氧化能力，同时还具有快速，高效的特点。这对于扩大量子点材料的应用领域以及抗氧化药物的研发具有重要的研究意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例1制得的抗氧化碳量子点材料的XRD 图谱；
图2为本发明实施例1制得的抗氧化碳量子点材料的TEM照片；
图3为本发明实施例1制得的抗氧化碳量子点材料的荧光图谱；
图4为本发明实施例1制得的抗氧化碳量子点材料大体积生产；
图5为反应时间对材料的抗氧化能力的影响（TMB显色评估，以3 g柠檬酸为例，6ml水合肼，反应温度为200 ℃）；
图6为水合肼的加入量对材料的抗氧化能力的影响（以3 g柠檬酸为例，反应时间为70 min，反应温度为200 ℃）；
图7为反应温度对材料的抗氧化能力的影响（6 ml水合肼，3 g柠檬酸为例，反应时间70 min）。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1：
（1）将3 g柠檬酸分散到6 mL的水合肼溶液中，搅拌使其充分溶解，得到混合溶液；
（2）所制备的混合溶液至于聚四氟乙烯内衬中，然后在200 ℃下保温70 min，得到深棕色的溶液，离心，透析得到具有强抗氧化能力的碳量子点材料。
由图1所得碳量子点XRD图谱可以看出，所得材料主要是碳材料的非晶体结果。
由图2所得碳量子点HRTEM照片可以看出，所得材料主要是粒径在5 nm左右的材料。
由图3所得碳量子点的发光性能良好，主要发射蓝绿光。
由图4所得碳量子点的实物图及其在紫外灯照射下的照片可见，所得样品体积有2L, 若继续增加反应物原料的质量即可大批量生产。
实施例2：
将实施例1中反应时间分别改为50 min、90 min、110 min、130 min、150 min其它条件相同，制备得到碳量子点。
由图5所得不同时间所得碳量子点的TMB显色实验照片图可见，相较于单纯的柠檬酸量子点材料，我们制备的量子点可以还原H2O2，使得溶液别色， 说明所制备的材料具有很好的抗氧化能力，同时，发现反应时间对所得量子点材料的抗氧化性能具有一定的影响，70-130 min为较佳范围，时间太短（50 min）或者时间太长（150 min），所得材料的抗氧化性能相比其它不同时间所得碳量子点有明显降低。
实施例3：
将实施例1中水合肼溶液的体积分别改为2 mL、4 mL、6 mL、8 mL，10 mL其它条件相同，制备得到碳量子点。
由图6所得碳量子点的整体抗氧化能力评估结果显示，我们所制备的碳量子点材料在相同的反应时间和温度下，其抗氧化能力随着反应体系中的水合肼的量的增加而增加。当水合肼的量增加值10 ml时， 抗氧化能力降低，说明反应体系中水合肼的存在对所得产物的抗氧化能力具有重要的影响。
实施例4：
将实施例1中反应的温度分别改为160 ℃、180 ℃、200 ℃、220 ℃，其它条件相同，制备得到碳量子点。
由图7所得碳量子点的整体抗氧化能力评估结果显示，我们所制备的碳量子点材料在相同的反应时间和水合肼用量下，其抗氧化能力随着反应体系中的反应温度的增加而增加。当反应温度增加到200 ℃时， 抗氧化能力最强，继续升高反应温度至220 ℃，抗氧化能力降低，说明反应体系的温度对所得产物的抗氧化能力具有重要的影响。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种具备抗氧化能力的碳量子点材料，其特征在于：其为以柠檬酸和水合肼为原料，采用水热法制备得到。
2. 根据权利要求1所述的具备抗氧化能力的碳量子点材料，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：柠檬酸的质量和水合肼溶液的体积的比值为3 g:2-10 mL，将柠檬酸分散到水合肼溶液中，搅拌使其充分溶解得到混合溶液；将混合溶液置于反应容器中，在160-220℃下进行反应50-150 min制备得到碳量子点材料。
3. 根据权利要求2所述的具备抗氧化能力的碳量子点材料，其特征在于：柠檬酸的质量和水合肼溶液的体积的比值为3 g: 8 mL。
4.如权利要求1-3任一项所述的具备抗氧化能力的碳量子点材料制备抗氧化药物的应用。
5.一种抗氧化药物，其特征在于：其包含如权利要求1-3任一项所述的具备抗氧化能力的碳量子点材料。
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OLLA CHIARA ET AL: ""Towards N–N-Doped Carbon Dots: A Combined Computational and Experimental Investigation"", 《MATERIALS》, vol. 4, no. 5, pages 1 - 19 *

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