一种简单合成绿色荧光碳量子点的方法技术

本发明专利技术公开了一种简单、快速合成绿色荧光碳量子点的方法，该方法以柠檬酸、赖氨酸及过氧化氢为原料，以去离子水为溶剂简单合成绿色荧光碳量子点。其合成方法如下：首先将柠檬酸、赖氨酸及去离子水按一定比例搅拌均匀，并将其转移至聚四氟乙烯内衬反应釜中水热反应，待反应结束后，将反应釜取出来使其自然冷却至室温并倒出反应釜中的黄色溶液；其次，将黄色溶液倒入透析袋中透析一段时间得到蓝色荧光碳量子点溶液；最后将蓝色荧光碳量子点溶液与过氧化氢按一定比例混合在油浴锅上回流反应一定时间得到绿色荧光碳量子点溶液。该方法具有工艺简单、原料便宜无毒、快速及无污染的特点。制备的碳量子点在分子检测及生物成像等领域有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种简单合成绿色荧光碳量子点的方法
本专利技术属于荧光材料碳量子点
，具体涉及一种简单合成绿色荧光碳量子点的方法。
技术介绍
近些年来，荧光碳量子点深受研究人员的关注，与传统的荧光材料相比，荧光碳量子点具有良好的水溶性、化学稳定性、低毒性及荧光稳定性等特点，因此，荧光碳量子点被广泛应用于分子检测、生物成像及传感器等领域。目前，制备荧光碳点的方法主要有自上而下和自下而上。自上而下的方法是指从大的碳结构中剥离碳纳米颗粒，而自下而上的方法是通过热解含碳前驱物制备碳量子点。然而，常用来合成碳量子点的方法有燃烧法、水热合成法及电化学等方法，但是一般制备碳量子点所需的前驱物价格昂贵且有毒，操作过程复杂，量子产率低，制备的碳量子点大多数在紫外灯照射下发蓝光，因此，开发一种原料廉价无毒，简单快速制备高量子产率的全色碳量子点的方法及其重要。为了解决一般制备碳量子点所需前驱物价格昂贵有毒且操作复杂的问题，同时也为了解决制备的碳量子点颜色大部分是蓝色的问题，该专利技术基于柠檬酸、赖氨酸及过氧化氢为原料制备绿色荧光碳量子点，原料廉价无毒且制备方法绿色环保，简单快速，为碳量子点在生物成像及分析检测提供了新的方法。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于柠檬酸、赖氨酸及过氧化氢为原料通过绿色环保的水热法简单快速的制备高量子产率绿色荧光碳量子点。本专利技术解决了传统的制备碳量子点操作复杂，原料昂贵的问题，制备方法快速简单，原料廉价且无毒。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：首先将柠檬酸、赖氨酸及去离子水按一定比例搅拌均匀，并将其转移至聚四氟乙烯内衬反应釜中放在一定温度的烘箱中反应一定时间，待反应结束后，将反应釜取出来使其自然冷却至室温并倒出反应釜中的黄色溶液；其次，将黄色溶液倒入透析袋中透析一段时间得到蓝色荧光碳量子点溶液；最后将蓝色荧光碳量子点溶液与过氧化氢按一定比例混合在油浴锅上回流反应一定时间得到绿色荧光碳量子点溶液。经过优化实验条件，优选的技术方案为：所述的原料为柠檬酸、赖氨酸及过氧化氢，所述柠檬酸为1g时，赖氨酸为1-5g，去离子水为10-60mL；经过优化实验条件，优选的技术方案为：所述水热反应的反应容器为50-100mL的聚四氟乙烯内衬的高压反应釜。经过优化实验条件，优选的技术方案为：所述水热反应的反应温度为120-220℃，反应时间为4-12h。经过优化实验条件，优选的技术方案为：所述透析需要截留分子量为1000-3500Da的透析袋。经过优化实验条件，优选的技术方案为：所述蓝色荧光碳量子点为1mL时，过氧化氢体积为1-5mL。经过优化实验条件，优选的技术方案为：所述油浴反应的反应温度为50-120℃，反应时间为3-6h。本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术以柠檬酸、赖氨酸、过氧化氢为原料，通过水热法合成荧光碳量子点，原料廉价无毒，方法绿色简单。（2）本专利技术制备的碳量子点易溶于水，荧光量子产率高，在紫外灯照射下发出绿色荧光，在细胞成像、分子检测与药物运输方面具有一定的研究意义和应用价值。附图说明图1是实施例1制备的绿色荧光碳量子点水溶液在自然光照射和紫外灯照射时溶液颜色的对比图；图2是实施例1制备的绿色荧光碳量子点水溶液的最大激发波长和最大发射波长；图3是实施例1制备的绿色荧光碳量子点水溶液在不同激发波长下的荧光发射光谱图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步阐述，但是本专利技术不局限于以下实施例。实施例1步骤1：称取柠檬酸与赖氨酸各0.5g于50mL烧杯中，加入60mL去离子水作为溶剂，用玻璃棒将其搅拌均匀；步骤2：将上述溶液转移到100mL聚四氟乙烯内衬反应釜中，并将反应釜放入反应温度设为180℃的烘箱中反应时间5h，待反应结束后将反应釜冷却至室温倒出反应釜中的黄色溶液；步骤4：将步骤3得到的黄色溶液放在截留分子量为3500Da的透析袋中透析2d得到水溶性碳量子点溶液；步骤5：将碳量子点溶液与过氧化氢按1：1比例混合在60℃油浴锅上回流6h得到绿色荧光碳量子点溶液。图1是将本实施例制备的绿色荧光碳量子点溶液在自然光与波长为365nm紫外灯照射下溶液颜色的对比图，图1(a)显示绿色荧光碳量子点溶液在自然光下透明无色；图1(b)显示绿色荧光碳量子点溶液在波长365nm紫外灯照射下呈绿色，说明该碳量子点在一定激发波长下显示出强的荧光性；图2为绿色荧光碳量子点的最大激发波长和最大发射波长，该图显示其最大激发波长在360nm，最大发射波长在525nm；图3是绿色荧光碳量子点在不同激发波长下的荧光发射光谱图，从图中可以看出随着激发波长的增大，其最大发射波长未发生变化。实施例2步骤1：称取柠檬酸与赖氨酸各0.5g于50mL烧杯中，加入60mL去离子水作为溶剂，用玻璃棒将其搅拌均匀；步骤2：将上述溶液转移到100mL聚四氟乙烯内衬反应釜中，并将反应釜放入反应温度设为180℃的烘箱中反应时间6h，待反应结束后将反应釜冷却至室温倒出反应釜中的黄色溶液；步骤4：将步骤3得到的黄色溶液放在截留分子量为3500Da的透析袋中透析2d得到水溶性碳量子点溶液；步骤5：将碳量子点溶液与过氧化氢按1：1比例混合在60℃油浴锅上回流6h得到绿色荧光碳量子点溶液。实施例3步骤1：称取柠檬酸与赖氨酸各0.5g于50mL烧杯中，加入60mL去离子水作为溶剂，用玻璃棒将其搅拌均匀；步骤2：将上述溶液转移到100mL聚四氟乙烯内衬反应釜中，并将反应釜放入反应温度设为200℃的烘箱中反应时间5h，待反应结束后将反应釜冷却至室温倒出反应釜中的黄色溶液；步骤4：将步骤3得到的黄色溶液放在截留分子量为3500Da的透析袋中透析2d得到水溶性碳量子点溶液；步骤5：将碳量子点溶液与过氧化氢按1：2比例混合在60℃油浴锅上回流6h得到绿色荧光碳量子点溶液。实施例4步骤1：称取柠檬酸0.1g，赖氨酸0.5g于50mL烧杯中，加入60mL去离子水作为溶剂，用玻璃棒搅拌将其均匀；步骤2：将上述溶液转移到100mL聚四氟乙烯内衬反应釜中，并将反应釜放入反应温度设为180℃的烘箱中反应时间5h，待反应结束后将反应釜冷却至室温倒出反应釜中的黄色溶液；步骤4：将步骤3得到的黄色溶液放在截留分子量为3500Da的透析袋中透析2d得到水溶性碳量子点溶液；步骤5：将碳量子点溶液与过氧化氢按1：1比例混合在60℃油浴锅上回流6h得到绿色荧光碳量子点溶液。实施例5步骤1：称取柠檬酸0.1g，赖氨酸0.5g于50mL烧杯中，加入60mL去离子水作为溶剂，用玻璃棒搅拌将其均匀；步骤2：将上述溶液转移到100mL聚四氟乙烯内衬反应釜中，并将反应釜放入反应温度设为200℃的烘箱中反应时间5h，待反应结束后将反应釜冷却至室温倒出反应釜中的黄色溶液；步骤4：将步骤3得到的黄色溶液放在截留分子量为3500Da的透析袋中透析2d得到水溶性碳量子点溶液；步骤5：将碳量子点溶液与过氧化氢按1：1比例混合在60℃油浴锅上回流6h得到绿色荧光碳量子点溶液。实施例6步骤1：称取柠檬酸与赖氨酸各0.25g于50mL烧杯中，加入60mL去离子水作为溶剂，用玻璃棒搅拌将其均匀；步骤2：将上述溶液转移到100mL聚四氟乙烯内衬反应釜中，并将反应釜放入反应温度设为180℃的烘箱中反应时间5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种简单合成绿色荧光碳量子点的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）配制包含以下组分的混合溶液：柠檬酸      0.1‑5质量份赖氨酸      0.1‑5质量份去离子水    10‑60质量份；2）对步骤1）得到的混合溶液进行水热反应，在120‑220℃反应4‑12h，得到碳量子点溶液；3）对步骤2）制备的碳量子点溶液透析去除杂质，即可得到蓝色荧光碳量子点溶液；4）将步骤3）制备的蓝色荧光碳量子点溶液与过氧化氢按体积比1:1‑5比例混合，并在50‑120℃回流反应5‑10h得到绿色荧光碳量子点溶液。

【技术特征摘要】
1.一种简单合成绿色荧光碳量子点的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）配制包含以下组分的混合溶液：柠檬酸0.1-5质量份赖氨酸0.1-5质量份去离子水10-60质量份；2）对步骤1）得到的混合溶液进行水热反应，在120-220℃反应4-12h，得到碳量子点溶液；3）对步骤2）制备的碳量子点溶液透析去除杂质，即可得到蓝色荧光碳量子点溶液；4）将步骤3）制备的蓝色荧光碳量子点溶液与过氧化氢按体积比1:1-5比例混合，并在50-120℃回流反应5-10h得到绿色荧光碳量子点溶液。2.根据权利要求1所述的一种简单合成绿色荧光碳量子点的方法，其特征在于，所用的柠檬酸、赖氨酸、过氧化氢均为分析纯。3.根据权利要求2所述的一种简单合成绿色荧光碳量子点的方法，其特征在于，所述柠檬酸为1g时，赖氨酸为1-5g，去离子水为10-60mL。4.根据权利要求1所述的一种简单合成绿色荧光碳量子点的方法，其特征在于，所述步骤2）水热反应的反应容器为50-100mL的聚四氟乙烯内衬高温高压反应釜。5.根据权利要求4所述的一种简单合成绿色荧光碳量子点的方法，其特征在于，所述步骤2）水热反应的反应温度为120-220℃，反应时间为4...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗晓民，白鹏霞，王学川，李季，冯见艳，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61