一种氮掺杂多色荧光碳点及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种氮掺杂多色荧光碳点及其制备方法和应用，本发明专利技术以猪皮为碳源，以水为溶剂，通过一步水热法制备了氮掺杂多色荧光碳点。所制备的氮掺杂多色荧光碳点可用于细胞成像及细胞内Co2+的检测。本发明专利技术制备方法绿色环保、成本低、操作简单，制得的碳点水溶性好、荧光性能稳定、生物相容性好、低毒，在生物成像和传感等领域有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米材料，特别涉及荧光碳点，具体涉及。
技术介绍
碳点是一种新型的纳米材料，近年来受到广大科研工作者的广泛关注。碳点是指尺寸小于10nm的碳球状纳米粒子，它具有特征性的荧光激发依赖性。与传统的半导体量子点相比，它具有水溶性好、化学稳定性高、易功能化、耐光漂白、低毒、生物相容性好等优点。这些优点使得碳点在生物和医学等领域有广阔的应用前景。碳点的合成方法有化学和物理两种。化学合成方法有水热法、高温热解法、酸氧化法、电化学氧化法、微波法等。物理合成方法有电弧放电、激光烧蚀和等离子体处理等。其中水热法是最简单最快速的合成方法。为了实现碳点在生物成像和传感方面的应用，需要开发荧光性能优良的碳点。提高荧光量子产率可有效增强碳点的荧光性能，现有技术中，多数采用掺杂的方法来实现，其中以氮掺杂最为常见。例如:Zhu等(Zhu CJ, Jiang YL, Wang YX, et al, N-dopedcarbon dots synthesized by rapid microwave irradiat1n as highly fluorescentprobes for Pb2+detect1n，New J.Chem.，2015，39，3357)以丙三醇和乙二胺为碳源，通过一步微波法合成氮掺杂的碳点，荧光量子产量为7.5% ;Feng等(Feng JJ, Wang WP, LuYC，et al，Facile synthesis of N，S—codoped fluorescent carbon nanodots forfluorescent resonance energy transfer recognit1n of methotrexate with highsensitivity and selectivity, B1sen.B1electron.，2015，64，517)通过热处理过硫酸铵、葡萄糖和乙二胺，合成氮掺杂的碳点，荧光量子产量为21.6% ;Liu等(Liu NY, LiuJ，Kong WQ, et al，One-step catalase controllable degradat1n of C3N4for N-dopedcarbon dot green fabricat1n and their b1imaging applicat1ns, J.Mater.Chem.B，2014，2，5768)通过酶催化降解C3N4合成氮掺杂的碳点。但是，这些方法有的使用了有毒的化学试剂，有的操作复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供。制备方法应绿色、简单，便于大规模生产，且荧光碳点量子产率高；该荧光碳点发光性能好、稳定性高、生物相容性好、低毒，可用于细胞成像与细胞内Co2+的检测。本专利技术提供的一种氮掺杂多色荧光碳点，是以猪皮为碳源，去离子水为溶剂，通过一步水热法制备得到。本专利技术提供的一种氮掺杂多色荧光碳点的制备方法，包括如下步骤:(1)将干燥的猪皮粉末加入去离子水中混匀，制得混合液；(2)将步骤⑴得到的混合液转移到水热反应釜中，进行水热反应；(3)将步骤⑵得到的产物经过离心、透析，最终得到氮掺杂多色荧光碳点溶液。步骤(1)所述的猪皮粉末与去离子水质量比1:10?50。步骤⑵所述水热反应的温度为200?300°C，持续1?3h。步骤(3)所述的离心是使用离心机以4000r/min转速离心lOmin ;所述的透析是用截留分子量为500?lOOODa的透析袋透析48h。上述方法制备的氮掺杂多色荧光碳点可在细胞成像中应用，也可在细胞内Co2+检测中应用。本专利技术的有益效果:本专利技术以来源广泛的猪皮为碳源，用一步水热法合成氮掺杂多色荧光碳点，制备方法绿色、简单，便于大规模生产。本专利技术制备的氮掺杂多色荧光碳点量子产率高。本专利技术制备的氮掺杂多色荧光碳点发光性能好、稳定性高、生物相容性好、低毒，可用于细胞成像与细胞内Co2+检测。【附图说明】图1为实施例1制备的氮掺杂多色荧光碳点的透射电镜图图2为实施例1制备的氮掺杂多色荧光碳点在不同激发波长下的荧光发射光谱图图3为实施例3制备的氮掺杂多色荧光碳点的紫外可见吸收光谱、激发与发射光谱图图4为实施例5制备的氮掺杂多色荧光碳点的红外光谱图图5为实施例7中金属离子对氮掺杂多色荧光碳点的荧光峰强度的影响图6为实施例8中溶有氮掺杂多色荧光碳点的不同浓度Co2+的磷酸缓冲溶液的荧光发射光谱图图7为实施例8中氮掺杂多色荧光碳点检测Co2+的工作曲线图8为实施例9氮掺杂多色荧光碳点细胞成像图，图中，a:细胞明场照片，b:碳点标记细胞荧光成像(激发波长为405nm)，c:碳点标记细胞荧光成像(激发波长为488nm) d:碳点标记细胞荧光成像(激发波长为547nm)图9为实施例10氮掺杂多色荧光碳点对细胞内Co2+检测的细胞成像图，图中，a:未加入钴离子，b:加入钴离子1分钟【具体实施方式】以下实施例进一步阐述本专利技术的内容，但本专利技术并不局限于这些实施例。实施例1氮掺杂多色荧光碳点的制备:(1)将lg干燥的猪皮粉末加入20mL去离子水中，制得混合液；(2)将步骤(1)得到的混合液转移到水热反应釜中，在250°C下水热反应2h ；(3)将步骤⑵得到的产物用离心机以4000r/min转速离心lOmin，再用截留分子量为500?lOOODa的透析袋透析48h，最终得到氮掺杂多色荧光碳点溶液。制备的氮掺杂多色荧光碳点的透射电镜图见图1。制备的氮掺杂多色荧光碳点在不同激发波长下的荧光光谱图见图2，其中1?10分别是激发波长为 370nm、390nm、410nm、430nm、450nm、470nm、490nm、510nm、530nm 和 550nm激发下的荧光光谱图。实施例2氮掺杂多色荧光碳点的制备:(1)将lg干燥的猪皮粉末加入20mL去离子水中，制得混合液；(2)将步骤(1)得到的混合液转移到水热反应釜中，在200°C下水热反应3h ；(3)将步骤⑵得到的产物用离心机以4000r/min转速离心lOmin，再用截留分子量为500?lOOODa的透析袋透析48h，最终得到氮掺杂多色荧光碳点溶液。实施例3氮掺杂多色荧光碳点的制备:(1)将lg干燥的猪皮粉末加入20mL去离子水中，制得混合液；(2)将步骤(1)得到的混合液转移到水热反应釜中，在300°C下水热反应lh ；(3)将步骤⑵得到的产物用离心机以4000r/min转速离心lOmin，再用截留分子量为500?lOOODa的透析袋透析48h，最终得到氮掺杂多色荧光碳点溶液。制备的氮掺杂多色荧光碳点的紫外可见吸收光谱、激发与发射光谱图见图3。实施例4氮掺杂多色荧光碳点的制备:(1)将lg干燥的猪皮粉末加入10mL去离子水中，制得混合液；(2)将步骤(1)得到的混合液转移到水热反应釜中，在250°C下水热反应1.5h ；(3)将步骤⑵得到的产物用离心机以4000r/min转速离心lOmin，再用截留分子量为500?lOOODa的透析袋透析48h，最终得到氮掺杂多色荧光碳点溶液。实施例5氮掺当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮掺杂多色荧光碳点，其特征在于，氮掺杂多色荧光碳点是以猪皮为碳源，去离子水为溶剂，通过一步水热法制得。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：温香平，石利红，董川，双少敏，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西;14