CN116022767A - 一种半枝莲和白花蛇舌草衍生的碳点及其制备方法和应用 - Google Patents
一种半枝莲和白花蛇舌草衍生的碳点及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种半枝莲和白花蛇舌草衍生的碳点及其制备方法和应用。本发明以具有抗炎功效的中草药半枝莲和白花蛇舌草粉末作为碳源，通过水热反应得到半枝莲和白花蛇舌草衍生的碳点溶液。将得到的半枝莲和白花蛇舌草衍生的碳点通过一段时间的离心和透析，冻干得到半枝莲和白花蛇舌草衍生的碳点粉末。将粉末装入香烟过滤嘴即可实现对香烟燃烧过程中产生的自由基的清除。
Description
技术领域
本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种半枝莲和白花蛇舌草衍生的碳点及其制备方法和应用。
背景技术
本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
香烟燃烧产生的烟雾中含有高浓度的活性氧和活性氮物种(RONS)，主要包括超氧阴离子(·O2–)、羟基自由基(·OH)、一氧化氮(·NO)等，目前的香烟过滤嘴技术无法有效清除它们。当吸烟释放的活性氧的量超过内源性抗氧化能力时，就会发生氧化应激从而造成肺部组织损伤。香烟烟雾中的活性氧在许多慢性疾病，如癌症、肺病、心脏病的发生发展过程中起着重要作用。因此，清除吸食香烟中产生的活性氧对于降低吸烟引起的损害风险具有重要意义。
目前,由醋酸纤维所制备的香烟过滤嘴被广泛应用，但是该材料并不具备清除香烟中自由基的功能。同时，许多厂商尝试在香烟过滤嘴中添加各种抗氧化剂以实现清除自由基的目的，但是并未取得较好的效果。
近年来，碳量子点作为一类新型的0维纳米材料，其高量子产率、独特的碳核和聚合物壳的杂化结构和功能在近些年引起了广泛关注。目前，硒(Se)掺杂与金属原子掺杂碳点已被证明具有优异的RONS清除能力，但是含Se碳前体昂贵的价格以及金属原子掺杂带来的潜在的生物毒性严重阻碍了碳点在香烟过滤嘴的应用。因此，开发新型的具有优异的RONS清除能力的无Se和无金属原子掺杂的碳点，并将其应用于香烟过滤嘴以清除烟草燃烧所产生的高毒性RONS至关重要。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种半枝莲和百花蛇舌草衍生的碳点，所述的半枝莲和百花蛇舌草衍生的碳点具有优异的清除RONS能力。更重要的是，本发明得到的半枝莲和白花蛇舌草衍生的碳点能够应用于香烟过滤嘴，能够实现高效的香烟自由基清除。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下所述：
本发明的第一方面，提供一种半枝莲和白花蛇舌草衍生碳点的制备方法，包括如下步骤：
(1)将半枝莲和白花蛇舌草粉末溶解在超纯水中，溶解搅拌；
(2)将(1)中的溶液进行水热反应，反应一段时间后，离心过滤，随后对滤液进行透析，对透析后得到的溶液进行冻干即可得到半枝莲和白花蛇舌草衍生碳点。
本发明的第二方面，提供上述制备方法制备得到的半枝莲和白花蛇舌草衍生的碳点。
本发明的第三方面，提供上述半枝莲和白花蛇舌草衍生碳点在清除香烟自由基中的应用。具体应用方法为：将半枝莲和白花蛇舌草衍生碳点装入香烟过滤嘴中即可实现对香烟自由基的清除。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明使用具有抗炎功效的中草药半枝莲和白花蛇舌草作为碳源通过水热法所制备得到的碳点能够对香烟烟草燃烧过程中产生的自由基起到良好的清除效果。
(2)本发明制备的半枝莲和白花蛇舌草碳点克服了传统具有自由基清除碳点价格昂贵，难以商业化的难题。
(3)本发明制备的半枝莲和白花蛇舌草碳点的制备过程简单快速，对仪器设备要求较小。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1制备的半枝莲和白花蛇舌草碳点对香烟中羟基自由基的清除图。
图2为本发明实施例1制备的半枝莲和白花蛇舌草碳点对香烟中超氧阴离子的清除图。
图3为本发明实施例1制备的半枝莲和白花蛇舌草碳点对香烟中一氧化氮的清除图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本发明的一种实施方式中，提供了一种具有清除自由基能力并应用于香烟过滤嘴的半枝莲和白花蛇舌草衍生碳点的制备方法，包括如下步骤：
(1)将半枝莲和白花蛇舌草粉末溶解在超纯水中，溶解搅拌；
(2)将步骤(1)中的溶液进行水热反应，反应一段时间后，离心过滤，随后对滤液进行透析，对透析后得到的溶液进行冻干即可得到。
其中，半枝莲和白花蛇舌草的的用量分别为100-200mg，100-200mg；
水热反应条件为160-190℃反应4-48h，优选的，180℃下反应6-24h。
在一些实施例中，步骤(1)中半枝莲和白花蛇舌草的用量分别为100mg，100mg，溶解在20ml超纯水中。
在一些实例中，步骤(1)中搅拌时间为20-60min，优选为30min。
在一些实施例中，水热反应条件为180℃下下反应12h。
在一些实施例中，步骤(2)中高速离心的转速为11000rpm,离心时间为10min，离心操作重复3次。
在一些实施例中，步骤(2)中过滤所用的滤头规格为0.22微米。
在一些实施例中，步骤(2)中透析袋截断分子量为1000Da，透析时间为24h。
在本发明的一种实施方式中，提供了上述半枝莲和白花蛇舌草衍生碳点在清除香烟自由基中的应用。具体应用方法为：将半枝莲和白花蛇舌草衍生碳点装入香烟过滤嘴中即可实现对香烟自由基的清除。
在一些实施例中，装入香烟过滤嘴的半枝莲和白花蛇舌草衍生碳点用量为5-20mg，优选的，用量为10mg。
本发明使用在中草药中具有抗炎作用的半枝莲和白花蛇舌草作为碳源，所制备的半枝莲和白花蛇舌草衍生碳点能够对香烟烟草燃烧过程中产生的自由基起到良好的抑制效果。
本发明制备的半枝莲和白花蛇舌草碳点克服了传统具有自由基清除碳点价格昂贵，难以商业化的难题。
本发明制备的半枝莲和白花蛇舌草碳点的制备过程简单快速，对仪器设备要求较小。
下面结合具体实施例对本发明做进一步的解释和说明。
实施例1
一种具有清除自由基能力的半枝莲和白花蛇舌衍生碳点的制备方法，包括如下步骤：
分别称量100mg的半枝莲粉末和100mg白花蛇舌草粉末和溶于20ml超纯水中，继续搅拌20min，随后将溶液加入聚四氟乙烯的反应釜内衬，完全密封并检查其气密性，在180℃下反应12h。当反应釜温度完全降至室温后，在10000rpm下离心10min以去除反应过程中生成的杂质，重复离心操作3次，随后用0.22微米的滤头对溶液进行过滤。之后用截断分子量1000Da的透析袋将粗锰-铜双金属掺杂碳化聚合物点透析24小时以去除溶液中的杂质离子。将透析后的锰-铜双金属掺杂碳化聚合物点溶液经冷冻干燥后，取10mg粉末状材料加入香烟过滤嘴，即可实现对香烟燃烧过程中产生的自由基的清除。
图1所示是实施例1制备的锰-铜双金属掺杂碳量子点对香烟燃烧产生的羟基自由基的清除。采用邻苯二甲酸作为检测探针，该探针能够与羟基自由基反应，生成荧光物质，此物质在450nm具有荧光发射峰。可以看到，加入半枝莲和白花蛇舌草碳点后，荧光强度下降明显，计算得出，材料对羟基自由基的清除效率达77.54％。
图2所示是实施例1制备的半枝莲和白花蛇舌草碳点对香烟燃烧产生的超氧阴离子的清除。以NBT法测试材料清除超氧阴离子的能力，计算得出，材料对超氧阴离子的清除效率达84.81％。
图3是所示是实施例1制备的半枝莲和白花蛇舌草碳点对香烟燃烧产生的一氧化氮的清除。以铜-荧光素共轭物作为探针测试材料对一氧化氮的清除能力。该探针能够与一氧化氮反应，生成荧光物质，此物质在535nm具有荧光发射峰。可以看到，加入半枝莲和白花蛇舌草碳点后，荧光强度下降明显，计算得出，计算得出，材料对一氧化氮的清除效率达68.46％。
实施例2
一种具有清除自由基能力的半枝莲和白花蛇舌衍生的碳点的制备方法，包括如下步骤：
分别称量200mg的半枝莲粉末和100mg白花蛇舌草粉末和溶于20ml超纯水中，继续搅拌20min，随后将溶液加入聚四氟乙烯的反应釜内衬，完全密封并检查其气密性，在180℃下反应6h。当反应釜温度完全降至室温后，在10000rpm下离心10min以去除反应过程中生成的杂质，重复离心操作3次，随后用0.22微米的滤头对溶液进行过滤。之后用截断分子量1000Da的透析袋将粗锰-铜双金属掺杂碳化聚合物点透析24小时以去除溶液中的杂质离子。将透析后的锰-铜双金属掺杂碳化聚合物点溶液经冷冻干燥后，取10mg粉末状材料加入香烟过滤嘴，即可实现对香烟燃烧过程中产生的自由基的清除。
实施例3
一种具有清除自由基能力的半枝莲和白花蛇舌衍生的碳点的制备方法，包括如下步骤：
分别称量100mg的半枝莲粉末和200mg白花蛇舌草粉末和溶于20ml超纯水中，继续搅拌20min，随后将溶液加入聚四氟乙烯的反应釜内衬，完全密封并检查其气密性，在180℃下反应6h。当反应釜温度完全降至室温后，在10000rpm下离心10min以去除反应过程中生成的杂质，重复离心操作3次，随后用0.22微米的滤头对溶液进行过滤。之后用截断分子量1000Da的透析袋将粗锰-铜双金属掺杂碳化聚合物点透析24小时以去除溶液中的杂质离子。将透析后的锰-铜双金属掺杂碳化聚合物点溶液经冷冻干燥后，取10mg粉末状材料加入香烟过滤嘴，即可实现对香烟燃烧过程中产生的自由基的清除。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种半枝莲和白花蛇舌草衍生碳点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将半枝莲和白花蛇舌草粉末溶解在超纯水中，溶解搅拌；
(2)将步骤(1)中的溶液进行水热反应，反应一段时间后，离心过滤，随后对滤液进行透析，对透析后得到的溶液进行冻干即可得到；
其中，半枝莲和白花蛇舌草的的用量分别为100-200mg，100-200mg；
水热反应条件为160-190℃反应4-48h。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中搅拌时间为20-60min，优选为30min。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，水热条件为：180℃下反应6-24h；优选的，水热反应条件为180℃下下反应12h。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中半枝莲和白花蛇舌草的用量分别为100mg，100mg，溶解在20ml超纯水中。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中高速离心的转速为11000rpm,离心时间为10min，离心操作重复3次。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中过滤所用的滤头规格为0.22微米。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中透析袋截断分子量为1000Da，透析时间为24h。
8.根据权利要求1-7任一项所述制备方法制备得到的半枝莲和白花蛇舌草衍生碳点。
9.根据权利要求8所述半枝莲和白花蛇舌草衍生碳点在清除香烟自由基中的应用，其特征在于，具体应用方法为：将半枝莲和白花蛇舌草衍生碳点装入香烟过滤嘴中即可实现对香烟自由基的清除。
10.根据权利要求9所述应用，其特征在于装入香烟过滤嘴的半枝莲和白花蛇舌草衍生碳点用量为5-20mg，优选的，用量为10mg。
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| CN116022767B (zh) | 2024-05-24 |
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Legal Events
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