一种同时合成亲、疏水碳点的方法及其在检测Au技术

一种同时合成亲、疏水碳点的方法及其在检测Au3+和制备白光发光二极管中的应用，属于荧光碳纳米材料领域，用硫酸作为原料，乙醇溶解硫酸，搅拌使其形成均匀的混合溶液；将混合溶液转移到聚四氟乙烯高压反应釜中200℃加热后，再冷却至室温，得到黑色的下层溶液为亲水碳点和红色的上层液体为疏水碳点，本发明专利技术提供了简单的同时合成亲水碳点和疏水碳点的方法，同时在原料中加入8 mg亚甲基蓝，制备的亲水碳点在365 nm的紫外光照射下可用于制造白光发光二极管，而且将本发明专利技术制备的亲水碳点作为荧光探针可灵敏地、有选择性地检测金离子，对细胞中的金离子可以实现可视化的检测分析。

A method for simultaneous synthesis of hydrophobic and hydrophobic carbon dots and its application in the detection of Au

A method for simultaneous synthesis of hydrophilic and hydrophobic carbon dots and its application in the detection of Au 3+ and the preparation of white light emitting diodes belong to the field of fluorescent carbon nanomaterials. Sulfuric acid is used as raw material, ethanol dissolves sulphuric acid, stirred to form a uniform mixed solution, and the mixed solution is transferred to a high-pressure polytetrafluoroethylene reactor at 200 After heating, it is cooled to room temperature, and the black lower solution is hydrophilic carbon point and the red upper liquid is hydrophobic carbon point. The invention provides a simple method for synthesizing hydrophilic carbon point and hydrophobic carbon point simultaneously. At the same time, 8 mg methylene blue is added into the raw material, and the hydrophilic carbon point prepared can be used in 365 nm ultraviolet irradiation. A white light emitting diode is fabricated, and the hydrophilic carbon point prepared by the invention can be used as a fluorescent probe to detect gold ions sensitively and selectively, and the gold ions in cells can be visually detected and analyzed.

【技术实现步骤摘要】
一种同时合成亲、疏水碳点的方法及其在检测Au3+和制备白光发光二极管中的应用
本专利技术属于荧光碳纳米材料领域，具体涉及一种同时合成亲、疏水碳点的方法及其在检测Au3+和制备白光发光二极管中的应用。
技术介绍
荧光碳点因其优异的光学性能、良好的光稳定性、较低的细胞毒性等优良特性已经在传感、生物成像、光催化、光伏器件、太阳能电池等领域表现出巨大的应用潜力。目前合成的碳点大多展现出亲水的性质，而在最近的研究中疏水的碳点由于其在电子器件和药物传输等方面的应用也受到了广泛关注，然而现有技术中不能实现使用较低的成本和简单的步骤同时合成亲水和疏水的碳点。因此，选择低成本的前驱体和合理的技术同时制备亲水和疏水的碳点具有非常重要的意义。金作为一种贵金属，在催化、生物学和医学等领域都发挥着重要作用，然而，基于金催化剂和金纳米粒子的显著增加，与Au3+相关的毒性也显著增加，并被发现具有潜在的生物毒性。Au3+可以与多种酶和DNA紧密结合，并可能对肝脏、肾脏和周围神经系统造成损害，但是现有技术中使用碳点对组织和细胞中的金离子进行检测时不能实现可视化的检测分析。白光发光二极管是新一代的绿色光源，其寿命长，节能环保。半导体量子点由于其可调节的发射、高的量子产量和窄的发射带宽，在白光发光二极管领域引起了越来越多的关注。然而，传统的量子点通常包括有毒的重金属，这些重金属存在一定的毒性，将会对环境和人类造成危害，这将在一定程度上限制它们的发展，开发低成本、低毒性的新材料用于制备白光发光二极管将是非常有意义的。
技术实现思路
为解决现有技术中不能实现使用较低的成本和简单的步骤同时合成亲水和疏水的碳点、碳点对组织和细胞中的金离子进行检测时不能实现可视化的检测分析且白光发光二极管采用的量子点通常存在一定的毒性，将会对环境和人类造成危害等问题。本专利技术目的在于提供了简单的同时合成亲水碳点和疏水碳点的方法，同时在原料中加入8mg亚甲基蓝，制备的亲水碳点在365nm的紫外光照射下可用于制造白光发光二极管，而且将本专利技术制备的亲水碳点作为荧光探针可灵敏地、有选择性地检测金离子，对细胞中的金离子可以实现可视化的检测分析。本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：一种同时合成亲、疏水的碳点的方法，包括以下步骤：（1）用乙醇溶解0.1mL浓硫酸（标准浓度），搅拌1～2min，使其形成均匀的混合溶液；（2）将步骤（1）中所述混合溶液转移到聚四氟乙烯高压反应釜中200℃加热6h后，再冷却至室温，得到黑色的下层溶液为亲水碳点和红色的上层液体为疏水碳点。优选地，将步骤（2）中上层溶液和下层溶液分别用0.22μM的滤膜过滤，得到纯的亲、疏水碳点。优选地，步骤（1）中乙醇溶液为10mL，步骤（2）中聚四氟乙烯高压反应釜为25mL。优选地，步骤（1）中加入亚甲基蓝，用乙醇溶解亚甲基蓝和硫酸，搅拌使其形成均匀的混合溶液。优选地，步骤（1）中亚甲基蓝为8mg。亲水碳点应用于制备白光发光二极管：用10mL乙醇溶解8mg的亚甲基蓝0.1mL浓硫酸，搅拌1～2min，使其形成均匀的混合溶液；将得到的混合溶液转移到25mL聚四氟乙烯高压反应釜中200℃加热6h后，再冷却至室温，得到黑色的下层溶液为亲水碳点和红色的上层液体为疏水碳点。将亲水碳点和疏水碳点溶于蒸馏水和乙醇中，在365nm的紫外光照射下亲水碳点显示出明亮的白色，疏水碳点在365nm的紫外光照射下显示出明亮的蓝色荧光。发白光的亲水碳点可与聚乙烯醇复合涂层在紫外发光二极管上制造白光发光二极管。上述合成亲水碳点均可用于金离子的检测。优选地，将亲水碳点作为荧光探针检测金离子。优选地，用于水体中的金离子检测。优选地，用于细胞体内的金离子检测。和以往合成的碳点相比较，本专利技术的有益效果：1、本专利技术提供了同时合成亲水碳点和疏水碳点的方法，用硫酸为原料，乙醇作为溶剂，具有成本低、合成方法简单等特点，解决了现有技术中不能实现使用较低的成本和简单的步骤同时合成亲水和疏水的碳点的缺点；2、同时在原料中加入8mg的亚甲基蓝，与硫酸共同作为原料，将制备的亲水和疏水碳点分别溶于蒸馏水和乙醇中，在365nm的紫外光照射下亲水碳点发出明亮的白色和疏水碳点发出蓝色荧光，发白光的亲水碳点可与聚乙烯醇复合涂层在紫外发光二极管上制造白光发光二极管，解决了传统的量子点通常存在一定的毒性，将会对环境和人类造成危害的问题；3、本专利技术制备亲水碳点均可作为荧光探针灵敏地、有选择性地检测金离子，对细胞中的金离子可以实现可视化的检测分析，并具有追踪分析组织以及生物体内Au3+的潜在应用价值，解决了现有技术中使用亲水碳点对组织和细胞中的金离子进行检测时不能实现可视化的检测分析。附图说明图1本专利技术提供了亲、疏水碳点的透射电子显微镜图和原子粒显微镜图；图2本专利技术提供了亲、疏水碳点的X射线光电子能谱；图3本专利技术提供了亲、疏水碳点的傅里叶红外光谱；图4本专利技术提供了亲、疏水碳点的荧光光谱和365nm紫外灯照射下的荧光照片；图5为本专利技术亲水碳点对不同金属离子选择性和竞争性的荧光响应；图6为本专利技术亲水碳点对细胞中的Au3+的检测；图7为本专利技术亲水碳点与聚乙烯醇复合物涂层紫外发光二极管制备的白光发光二极管的荧光发射光谱、白光发光二极管的照片和国际照明委员会颜色坐标图。具体实施方式：为了更好的理解本专利技术，下面结合实施实例进一步阐述本专利技术的内容，但本专利技术的内容并不仅仅局限于下述的实施例。实施例1一种同时合成亲、疏水碳点的方法及其在检测Au3+和制备白光发光二极管中的应用。（一）制备亲、疏水碳点的方法，其步骤如下：（1）用10mL的乙醇溶解8mg亚甲基蓝和0.1mL硫酸（选用标准的浓硫酸），搅拌使其形成均匀的混合溶液；（2）将上述混合溶液被转移到25mL聚四氟乙烯高压反应釜中200℃加热6h，再冷却至室温后，得到黑色的下层溶液为亲水碳点和红色的上层液体的疏水碳点；（3）上层溶液和所述下层溶液分别用0.22μM的滤膜过滤，得到纯的亲、疏水碳点。将上述亲水碳点作为荧光探针对不同金属离子进行检测。将上述亲水碳点作为荧光探针对细胞中的Au3+进行检测。将上述得到的亲、疏水碳点分别溶于蒸馏水和乙醇中，在365nm的紫外光照射。（二）结果：（1）实施例1所得到的亲、疏水碳点的透射电子显微镜图和原子粒显微镜图见图1：亲、疏水碳点的透射电子显微镜图和原子粒显微镜图，其显示了亲、疏水碳点具有类球型的结构。其中疏水碳点的粒径大于亲水碳点的粒径。（2）实施例1所得到的亲、疏水碳点的X射线光电子能谱见图2：亲、疏水碳点的X射线光电子能谱，其显示四个明显的峰在532.1eV，401.9eV，284.6eV和168.9eV，对应O1s，N1s，C1s和S2p。亲、疏水碳点的氧含量分别为42.93%和28.45%，亲、疏水碳点的O1s的高分辨能谱图，其显示了亲水碳点上含有亲水的羟基官能团。（3）实施例1所得到的亲、疏水碳点的傅里叶红外光谱见图3：亲、疏水碳点的傅里叶红外光谱，其显示了亲水碳点表面含有亲水的羟基官能团，疏水碳点不具有羟基官能团。（4）实施例1所得到的亲、疏水碳点的荧光光谱和365nm紫外灯照射下的荧光照片见图4：亲、疏水碳点的荧光光谱，其显示了亲、疏水碳点具有激发波长依赖发射波长的性质。亲、疏水碳点的紫外灯照射下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同时合成亲、疏水的碳点的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）用乙醇溶解0.1 mL浓硫酸，搅拌1～2 min，使其形成均匀的混合溶液；（2）将步骤（1）中所述混合溶液转移到聚四氟乙烯高压反应釜中200℃加热6 h后，再冷却至室温，得到黑色的下层溶液为亲水碳点和红色的上层液体为疏水碳点。

【技术特征摘要】
1.一种同时合成亲、疏水的碳点的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）用乙醇溶解0.1mL浓硫酸，搅拌1～2min，使其形成均匀的混合溶液；（2）将步骤（1）中所述混合溶液转移到聚四氟乙烯高压反应釜中200℃加热6h后，再冷却至室温，得到黑色的下层溶液为亲水碳点和红色的上层液体为疏水碳点。2.根据权利要求1所述的一种同时合成亲、疏水的碳点的方法，其特征在于，将步骤（2）中所述上层溶液和所述下层溶液分别用0.22μM的滤膜过滤，得到纯的亲、疏水碳点。3.根据权利要求2所述的一种同时合成亲、疏水的碳点的方法，其特征在于，步骤（1）中所述乙醇溶液为10mL，步骤（2）中所述聚四氟乙烯高压反应釜为25mL。4.根据权利要求1-3任一所述的一种同时合成亲、疏水的碳点的方法，其特征在于，步骤（1）中加入亚甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：周艳梅，高文莉，祁志冲，刘山虎，徐成功，宋昊翰，王晓，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南,41