一种发光碳量子点及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于分子探针技术领域，尤其涉及一种发光碳量子点及其制备方法与应用，以及利用该发光碳量子点检测水溶液中精氨酸的方法，具体为一种以2‑甲氧基‑4‑甲基苯酚和邻苯二胺为原料通过水热方法合成碳量子点及其荧光检测精氨酸的方法，本发明专利技术的碳量子点合成的成本低，方法简单，合成的碳量子点不含重金属，毒性低，并且本发明专利技术的碳量子点完全水溶，并可在水中检测精氨酸，检测限是78.11µM，在水中的荧光量子产率是6.3%，有很好的光稳定性、抗干扰性，具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种发光碳量子点及其制备方法与应用
本专利技术属于分子探针
，尤其涉及一种发光碳量子点及其制备方法与应用，以及利用该发光碳量子点检测水溶液中精氨酸的方法。
技术介绍
在构成蛋白质的20种氨基酸中，精氨酸是动物体内可以构成最为多样蛋白质的氨基酸之一，它不仅是蛋白质合成的前体，也是产生一氧化氮、尿素、多胺、脯氨酸、谷氨酸、肌酸和胍丁胺等的前体，另外精氨酸在血管扩张、神经传输、细胞分裂、伤口愈合、免疫功能和激素的释放中起着至关重要的作用，因此受到了科学家的广泛关注，但是，精氨酸的强亲水性以及与受体间的弱相互作用，使其在水溶液中的检测面临很大挑战，目前，只有少数研究报道，利用化学传感器对精氨酸进行检测【Parveen,S.D.S.,Affrose,A.,Pitchumani,K.,2015.Sens.ActuatorsB221,521–527.He,L.;So,V.L.L.;XinJ.H.;2014.Sens.ActuatorsB192,496–502.】，但复杂的合成过程很大程度上限制了这些传感器的实际应用；本专利技术专利采用简单的水热合成法制备的一种水溶的发光碳量子点，合成方法简单，并且碳量子点完全水溶。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种发光碳量子点及其制备方法与应用，以及利用该发光碳量子点检测水溶液中精氨酸的方法，具有合成简单、使用方便、检测灵敏度高的优点。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种发光碳量子点的制备方法，包括以下步骤：（1）将浓度均为0.8-2.0mol/L的邻苯二胺、2-羟基-3-甲氧基苯甲醛溶于去离子水中得反应液；（2）将反应液置于聚四氟乙烯反应釜中以180-220℃的温度加热反应8-10h；（3）将反应液自然冷却至室温，得到棕黄色溶液；（4）取棕黄色溶液的上清液放入透析袋中透析，将透析所得的溶液置于冷冻干燥器中干燥18h得到碳量子点。进一步的，所述步骤（4）中透析使用的透析袋的截留分子量是3500，透析时间24-72小时，每2-6小时换一次水。进一步的，利用发光碳量子点的制备方法制得的发光碳量子点。进一步的，发光碳量子点作为荧光探针在pH为6-11的范围内用于检测水溶液中的精氨酸。进一步的，利用发光碳量子点检测水溶液中的精氨酸的方法，包括以下步骤：步骤1）取同体积同浓度的精氨酸及不同金属离子或不同阴离子或不同生物小分子溶液，并分别加入相同体积的碳量子点和相同体积的去离子水，得到一系列等体积等浓度的混合溶液，并分别进行荧光强度检测，实现对精氨酸的定性检测；步骤2）取不同体积的步骤1）中的精氨酸溶液，并分别加入相同体积的碳量子点和不同体积的去离子水制成一系列等体积不同浓度的精氨酸标准溶液，并分别进行荧光强度检测，得到精氨酸标准溶液的荧光光谱图，以每份标准溶液的荧光强度为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线并计算线性关系，实现对精氨酸的定量检测。进一步的，所述步骤1）中精氨酸及其他不同金属离子、阴离子、生物分子溶液的浓度均为100μmol/L，其中金属离子为Ag+、Ca2+、K+、Mn2+、Na+、Ni2+、NH4+、Pd2+，阴离子为Br-、BrO3-、C2O42-、CH3COO-、Cl-、F-、H2PO4-、I-、N3-、NO2-、NO3-、SO42-、生物小分子为苯丙氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、脯氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、酪氨酸、亮氨酸、葡萄糖、丝氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、结氨酸。进一步的，精氨酸浓度的检测限为78.11µM。本专利技术具有的优点是：本专利技术的碳量子点合成的成本低，以简单的有机化合物等原料就可以制备碳量子点，合成的碳量子点不含重金属，毒性低，且碳量子点完全水溶，并可在水中检测精氨酸，表现出较好的光稳定性，在光激发下，其发射光谱变化不大。附图说明图1在376nm光激发下，向碳量子点（0.02mg/mL，纯水体系）分散液中加入不同浓度的精氨酸（0—100µM）后的荧光光谱变化图。图2碳量子点(0.02mg/mL)在纯水中滴加精氨酸水溶液，浓度由0摩尔/升到1.67×10-4摩尔/升（从左至右精氨酸的最终浓度为0、16.7、33.3、50.1、66.8、83.5、100、117、134、150、167µM）在365nm手提紫外光激发下的照片；图3在376nm的光激发下，分别检测含有阳离子（浓度为100µM，分别是空白、Ag+、Ca2+、K+、Mn2+、Na+、Ni2+、NH4+、Pd2+）的碳量子点（0.02mg/mL，纯水体系）分散液加入精氨酸（100µM）前（深色柱）后（浅色柱）荧光强度比值I430/I570的变化图。图4在376nm光激发下，分别检测含有氨基酸（100µM）的碳量子点（0.02mg/mL，纯水体系）分散液加入阴离子（100µM，从左至右分别为空白、Br-、BrO3-、C2O42-、CH3COO-、Cl-、F-、H2PO4-、HPO42-、I-、N3-、NO2-、NO3-、SO42-）后加入精氨酸（100µM）前（深色柱）后（浅色柱）荧光强度比值I430/I570的变化柱状图。图5在376nm光激发下，分别检测含有氨基酸（100µM）的碳量子点（0.02mg/mL，纯水体系）分散液加入生物小分子（100µM，从左至右分别为精氨酸（Arg）、苯丙氨酸（Phe）、丙氨酸（Ala）、蛋氨酸（Met）、脯氨酸（Pro）、甘氨酸（Gly）、谷氨酰胺（Gln）、酪氨酸（Tyr）、亮氨酸（Leu）、葡萄糖（Glc）、丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）、异亮氨酸（Ile）、结氨酸（Val））后加入精氨酸（100µM）前（深色柱）后（浅色柱）荧光强度比值I430/I570的变化柱状图。图6向碳量子点分散液（0.02mg/mL，纯水体系）中加入生物小分子（100µM，从左至右分别为精氨酸（Arg）、苯丙氨酸（Phe）、丙氨酸（Ala）、蛋氨酸（Met）、脯氨酸（Pro）、甘氨酸（Gly）、谷氨酰胺（Gln）、酪氨酸（Tyr）、亮氨酸（Leu）、葡萄糖（Glc）、丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）、异亮氨酸（Ile）、结氨酸（Val））后溶液发光的变化情况，365nm手提紫外灯照射下拍摄的图片。图7碳量子点（0.02mg/mL，纯水体系）分散液在不同激发波长下的荧光发射光谱图。图8碳量子点（0.02mg/mL，纯水体系）分散液（方点线）和碳量子点（0.02mg/mL，纯水体系）液中加入100µM精氨酸（圆点线）荧光强度比值I430/I570随pH的变化图。图9碳量子点（0.02mg/mL，纯水体系）分散液荧光强度比值I430/I570随光照时间的变化情况图。具体实施方式实施例一种发光碳量子点的制备方法，将152.2mg浓度为0.8-2.0mol/L的邻苯二胺和216.3mg浓度为0.8-2.0mol/L的2-羟基-3-甲氧基苯甲醛溶于20mL去离子水中得反应液，将反应液置于聚四氟乙烯反应釜中以180-220℃的温度加热反应8-10h，自然冷却至室温，得到棕黄色溶液；取棕黄色溶液的上清液放入透析袋中透析24-72h，每2-6小时换一次水，透析袋的截留分子量是3500，将透析所得的溶液置于冷冻干燥器中干燥18h得到碳量子点。利用发光碳量子点的制备方法制得的发光碳量子点，可以作为荧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光碳量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将浓度均为0.8‑2.0 mol/L的邻苯二胺、2‑羟基‑3‑甲氧基苯甲醛溶于去离子水中得反应液；（2）将反应液置于聚四氟乙烯反应釜中以180‑220℃的温度加热反应8‑10h；（3）将反应液自然冷却至室温，得到棕黄色溶液；（4）取棕黄色溶液的上清液放入透析袋中透析，将透析所得的溶液置于冷冻干燥器中干燥18h得到碳量子点。

【技术特征摘要】
1.一种发光碳量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将浓度均为0.8-2.0mol/L的邻苯二胺、2-羟基-3-甲氧基苯甲醛溶于去离子水中得反应液；（2）将反应液置于聚四氟乙烯反应釜中以180-220℃的温度加热反应8-10h；（3）将反应液自然冷却至室温，得到棕黄色溶液；（4）取棕黄色溶液的上清液放入透析袋中透析，将透析所得的溶液置于冷冻干燥器中干燥18h得到碳量子点。2.如权利要求1所述的发光碳量子点的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中透析使用的透析袋的截留分子量是3500，透析时间24-72小时，每2-6小时换一次水。3.权利要求1-2任一所述的发光碳量子点的制备方法制得的发光碳量子点。4.权利要求3所述的发光碳量子点作为荧光探针在pH为6-11的范围内用于检测水溶液中的精氨酸。5.利用权利要求4所述的发光碳量子点检测水溶液中的精氨酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1）取同体积同浓度的精氨酸及不同金属离子或不同阴离子或不同生物小分子溶液，并分别加入相同体积的碳量子点和相同体积的去离子水，得到一系列等体积等浓度的混合溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：李占先，刘含笑，于明明，魏柳荷，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41