一种pH响应型蓝色荧光碳量子点及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种pH响应型蓝色荧光碳量子点的制备方法，包括以下步骤：(1)将5‑30g的果皮粉碎后，加入50‑400mL的水浸泡28‑30h；(2)将所述步骤(1)中的混合物用HCl调节pH至2‑7，得到悬浮液A；(3)将所述悬浮液A在200‑300℃下水热反应10‑24h，冷却至室温，得到悬浮液B；(4)将所述悬浮液B用微孔过滤膜过滤，将过滤所得的澄清溶液通过500‑1500Da的透析袋进行透析，得到溶液C；(5)将所述溶液C进行冷冻干燥后，得到产物D。本发明专利技术的有益效果在于，使用废物资源果皮作为碳源，通过水热法制备出pH响应型蓝色荧光碳量子点，不仅合成方法简单、原料廉价易得，而且合成的碳量子点具有pH响应性，且随着pH的降低，荧光有增强现象。

【技术实现步骤摘要】
一种pH响应型蓝色荧光碳量子点及其制备方法和应用
本专利技术涉及纳米发光材料领域，尤其涉及一种pH响应型蓝色荧光碳量子点的制备方法及其应用。
技术介绍
碳量子点与传统的半导体量子点相比，具有诸多其他荧光材料无法比拟的优点，如抗光漂白性强、水溶性好、生物兼容性好、荧光发射可调、原料来源广、易于制备等优点，使其在细胞成像﹑生物传感﹑药物载体、光催化、金属离子检测等方面拥有极大的应用前景。碳量子点的制备方法多种多样，而水热法以反应简单易行等优点备受人们青睐，通过一步水热法制备的水溶性碳量子点早已被人们用于生物成像领域。专利文献CN105568763A，专利名称为：一种香豆素基碳量子点荧光增白剂的制备方法，具体步骤为：将碳源加入去离子水-反应釜中加热反应-调pH，加入氨基香豆素-反应釜中加热反应-过滤透析-干燥，该反应中的碳水化合物与带有氨基修饰剂的比例都需要严格控制，而且制备过程繁琐，制备得到的碳量子点的产率和荧光强度不高，鉴于此，急需开发一种制备过程简单，制备条件易控制的高荧光强度、高量子产率的碳量子点的制备方法。鉴于上述缺陷，本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案在于，一方面，提供一种pH响应型蓝色荧光碳量子点的制备方法，包括以下步骤：(1)将5-30g的果皮粉碎后，加入50-400mL的去离子水浸泡28-30h；(2)将所述步骤(1)中的混合物用HCl调节pH，得到悬浮液A；(3)将所述悬浮液A在反应釜中进行水热反应10-24h，冷却至室温，得到悬浮液B；(4)将所述悬浮液B用微孔过滤膜过滤，将过滤所得的澄清溶液用透析袋进行透析，得到溶液C；(5)将所述溶液C进行冷冻干燥后，得到产物D。进一步，所述步骤(2)中，HCl的浓度为0.5-2mol/L。进一步，所述步骤(4)中，透析时间为1-2天，且每隔3-6h换一次超纯水。进一步，各步骤中的参数符合下列关系：式中：2≤a≤7，100≤b≤300，200≤T≤300，500≤N≤1500，η表示碳量子点的纯度，a表示所述步骤(2)中盐酸调节的pH值，b表示微孔过滤膜的孔径(nm)，T表示水热反应的温度(℃)，N表示透析袋的截留分子量。另一方面，提供一种由上述pH响应型蓝色荧光碳量子点的制备方法制得的碳量子点。进一步，制备得到的所述碳量子点在癌细胞成像中的应用。进一步，制备得到的所述的碳量子点在荧光油墨中的应用。与现有技术比较本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术使用废物资源果皮作为碳源，通过水热法制备出pH响应型蓝色荧光碳量子点，不仅合成方法简单、原料廉价易得，而且合成的碳量子点具有pH响应性，且随着pH的降低，荧光有增强现象；2、本专利技术制备得到的pH响应型蓝色荧光碳量子点能够应用于癌细胞成像和荧光油墨打印中。附图说明图1为实施例1制备的碳量子点在不同pH下的荧光变化图；图2为实施例1制备的碳量子点标记的人体癌细胞的激光共聚焦图；图3为实施例1制备的碳量子点在紫外灯下书写的荧光图案。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。实施例一一种pH响应型蓝色荧光碳量子点的制备方法，包括以下步骤：(1)将5g的果皮粉碎后，加入50mL的水浸泡28h；(2)将所述步骤(1)中的混合物用0.5mol/LHCl调节pH至2-7，得到悬浮液A；(3)将所述悬浮液A在200℃下水热反应10h后冷却至室温，得到悬浮液B；(4)将所述悬浮液B用孔径为100nm的微孔过滤膜过滤，将过滤所得的澄清溶液通过500Da的透析袋进行透析，透析时间为1天，且每隔3h换一次超纯水，得到溶液C；(5)将所述溶液C进行冷冻干燥后，得到产物D，并避光保存。上述步骤(2)中，用0.5mol/LHCl调节pH至2-7，最终得到与pH相对应的产物D，在同等条件下，将不同pH下的产物D溶解，测试其荧光强度，测试结果如图1，从图1上可以看出，制备出的蓝色荧光量子点具有pH响应性，且随着pH的降低，荧光有增强现象。本专利技术使用废物资源果皮作为碳源，通过水热法制备出pH响应型蓝色荧光碳量子点，不仅合成方法简单、原料廉价易得，而且合成的碳量子点具有pH响应性。实施例二如上所述的一种pH响应型蓝色荧光碳量子点的制备方法，本实施例与其不同之处在于，包括以下步骤：(1)将15g的果皮粉碎后，加入200mL的水浸泡28h；(2)将所述步骤(1)中的混合物用1mol/LHCl调节pH至3，得到悬浮液A；(3)将所述悬浮液A在250℃下水热反应15h后冷却至室温，得到悬浮液B；(4)将所述悬浮液B用孔径为150nm的微孔过滤膜过滤，将过滤所得的澄清溶液通过800Da的透析袋进行透析，透析时间为30h，且每隔4h换一次超纯水，得到溶液C；(5)将所述溶液C进行冷冻干燥后，得到产物D，并避光保存。实施例三如上所述的一种pH响应型蓝色荧光碳量子点的制备方法，本实施例与其不同之处在于，包括以下步骤：(1)将20g的果皮粉碎后，加入400mL的水浸泡30h；(2)将所述步骤(1)中的混合物用2mol/LHCl调节pH至5，得到悬浮液A；(3)将所述悬浮液A在300℃下水热反应20h后冷却至室温，得到悬浮液B；(4)将所述悬浮液B用孔径为300nm的微孔过滤膜过滤，将过滤所得的澄清溶液通过1000Da的透析袋进行透析，透析时间为2天，且每隔6h换一次超纯水，得到溶液C；(5)将所述溶液C进行冷冻干燥后，得到产物D，并避光保存。实施例四如上所述的一种pH响应型蓝色荧光碳量子点的制备方法，本实施例与其不同之处在于，包括以下步骤：(1)将25g的果皮粉碎后，加入300mL的水浸泡30h；(2)将所述步骤(1)中的混合物用1mol/LHCl调节pH至6，得到悬浮液A；(3)将所述悬浮液A在280℃下水热反应24h后冷却至室温，得到悬浮液B；(4)将所述悬浮液B用孔径为200nm的微孔过滤膜过滤，将过滤所得的澄清溶液通过1500Da的透析袋进行透析，透析时间为2天，且每隔6h换一次超纯水，得到溶液C；(5)将所述溶液C进行冷冻干燥后，得到产物D，并避光保存。实施例五如上所述的一种pH响应型蓝色荧光碳量子点的制备方法，本实施例与其不同之处在于，包括以下步骤：(1)将25g的果皮粉碎后，加入300mL的水浸泡30h；(2)将所述步骤(1)中的混合物用1mol/LHCl调节pH至7，得到悬浮液A；(3)将所述悬浮液A在300℃下水热反应24h后冷却至室温，得到悬浮液B；(4)将所述悬浮液B用孔径为300nm的微孔过滤膜过滤，将过滤所得的澄清溶液通过1500Da的透析袋进行透析，透析时间为40h，且每隔5h换一次超纯水，得到溶液C；(5)将所述溶液C进行冷冻干燥后，得到产物D，并避光保存。实施例六如上所述的一种pH响应型蓝色荧光碳量子点的制备方法，本实施例与其不同之处在于，包括以下步骤：(1)将30g的果皮粉碎后，加入400mL的水浸泡30h；(2)将所述步骤(1)中的混合物用2mol/LHCl调节pH至7，得到悬浮液A；(3)将所述上清液A在300℃下水热反应24h后冷却至室温，得到悬浮液B；(4)将所述悬浮液B用孔径为250nm的微孔过滤膜过滤，将过滤所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种pH响应型蓝色荧光碳量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将5‑30g的果皮粉碎后，加入50‑400mL的去离子水浸泡28‑30h；(2)将所述步骤(1)中的混合物用HCl调节pH，得到悬浮液A；(3)将所述悬浮液A在反应釜中进行水热反应10‑24h，冷却至室温，得到悬浮液B；(4)将所述悬浮液B用微孔过滤膜过滤，将过滤所得的澄清溶液用透析袋进行透析，得到溶液C；(5)将所述溶液C进行冷冻干燥后，得到产物D。

【技术特征摘要】
1.一种pH响应型蓝色荧光碳量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将5-30g的果皮粉碎后，加入50-400mL的去离子水浸泡28-30h；(2)将所述步骤(1)中的混合物用HCl调节pH，得到悬浮液A；(3)将所述悬浮液A在反应釜中进行水热反应10-24h，冷却至室温，得到悬浮液B；(4)将所述悬浮液B用微孔过滤膜过滤，将过滤所得的澄清溶液用透析袋进行透析，得到溶液C；(5)将所述溶液C进行冷冻干燥后，得到产物D。2.根据权利要求1所述的pH响应型蓝色荧光碳量子点的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，HCl的浓度为0.5-2mol/L。3.根据权利要求1所述的pH响应型蓝色荧光碳量子点的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，透析时间为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏，潘自立，
申请(专利权)人：桂林碳谷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45