一种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荧光碳点及其制备方法和应用，属于荧光纳米材料领域。碳点制备：将丹参、咖啡、尿素加入去离子水中混匀，制得混合液；将得到的混合液转移到水热反应釜中，进行反应；将得到的产物离心除去不溶物，用透析袋透析除去杂质，得到碳点溶液；将得到的碳点溶液冷冻干燥后得到碳点固体。所制得的碳点荧光颜色随浓度的降低呈现出橙色、黄色和蓝色。我们选择黄色荧光碳点用于检测Fe

【技术实现步骤摘要】
一种荧光碳点及其制备方法和应用
本专利技术涉及荧光纳米材料，具体涉及一种荧光碳点及其制备方法，以及该碳点在荧光法和比色法检测Fe3+和抗坏血酸(L-AA)中的应用。
技术介绍
作为碳纳米材料家族的后起之秀，碳点因其良好的生物相容性、低毒性和优异的光学性能而广泛应用于生物成像、化学传感、固态照明、医学诊断和指纹检测等领域。Fe3+作为人体内合成血红蛋白的主要原料之一，在许多生物反应中起到了至关重要的作用。缺铁和过量摄入铁都将对身体有巨大的损伤。同时，L-AA同样作为人体必需摄入物质，对身体健康起着重要的作用。因此，开发一种直观、高效、便捷、省时的检测Fe3+和L-AA的分析方法变得越来越重要。近年来，一些碳点基的Fe3+和L-AA荧光探针已见报道。Du等(DuF,GongX,LuW,etal.Bright-green-emissivenitrogen-dopedcarbondotsasananoprobeforbifunctionalsensing,itslogicgateoperationandcellularimaging,Talanta,2018,179,554)以邻苯二酚和三乙烯四胺为碳源，通过一步水热法合成氮掺杂碳点，这种碳点的荧光可以被Fe3+淬灭，继续加入L-AA之后荧光恢复；Miao等(MiaoX,YanX,QuD,etal.RedemissiveS,Ncodopedcarbondotsandtheirapplicationiniondetectionandtheraonostics,AcsAppliedMaterials&Interfaces,2017,9,18549)以柠檬酸、硫脲和丙酮为原料制备的红色荧光碳点可以通过荧光淬灭来检测Fe3+，进一步通过L-AA恢复碳点荧光来检测L-AA。但是这些方法具有使用有毒试剂，以及无法用于比色法检测，不利于便捷、实时的检测，限制了其更广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种荧光碳点及其制备方法，所述制备方法原料应绿色环保、制备条件要求低；制得的荧光碳点毒性小，既可用于荧光法、比色法检测Fe3+，又可用于荧光法、比色法连续检测Fe3+和L-AA。本专利技术提供的一种荧光碳点的制备方法，包括如下步骤：(1)按质量比1:0.2～1:0.2～1:20～40将丹参、咖啡、尿素加入去离子水中混匀，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，进行水热反应；(3)将步骤(2)得到的产物离心除去不溶物，用透析袋透析除去杂质，得到碳点溶液；(4)将步骤(3)得到的碳点溶液冷冻干燥后得到碳点固体。该碳点固体在水溶液中不同的浓度M可发出不同颜色的荧光：当M>76.8mg/L时发橙光；M＝38.4～64mg/L时发黄光；M<12.8mg/L时发蓝光。所述步骤(2)中水热反应的温度为140～220℃，时间为2～7h。步骤(3)所述透析袋为截留分子量500～1000Da的透析袋。所述方法制备的荧光碳点可作为荧光探针在检测Fe3+中应用；也可在连续检测Fe3+、L-AA中应用。所述方法制备的荧光碳点可用于比色法检测Fe3+；也可用于比色法连续检测Fe3+、L-AA。本专利技术的黄色荧光碳点，当加入Fe3+时，碳点的黄色荧光被淬灭，同时碳点溶液颜色由浅黄色变为深棕色；当体系中继续加入L-AA时，碳点的黄色荧光恢复，并且溶液颜色由深棕色恢复为浅黄色。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术以来源广泛的丹参、咖啡、尿素为碳源，用一步水热法合成荧光碳点，制备方法绿色环保、便捷，操作简便。(2)本专利技术的碳点在水溶液中具有良好的溶解性和分散性、优良的生物相容性和小的毒性，可应用于细胞成像、生物传感、离子检测、发光二极管等领域。(3)相对于单一的检测方式，本专利技术的碳点既可用于荧光法、比色法检测Fe3+，又可用于荧光法、比色法连续检测Fe3+和L-AA，提高了分析方法的选择性，可以用于定性和定量分析。(4)本专利技术提供的荧光碳点检测Fe3+以及连续检测Fe3+和L-AA的方法，具有准确、高效和便捷的特点。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的不同浓度碳点溶液的光致发光照片图2为本专利技术实施例1制备的碳点的透射电镜图和尺寸分布图图3为本专利技术实施例1制备的碳点的红外光谱图图4为本专利技术实施例1制备的浓度为128mg/L的碳点溶液在不同激发波长下的荧光发射光谱图图5为本专利技术实施例1制备的浓度为38.4mg/L的碳点溶液在不同激发波长下的荧光发射光谱图图6为本专利技术实施例1制备的浓度为2.56mg/L的碳点溶液在不同激发波长下的荧光发射光谱图图7为本专利技术实施例1制备的浓度为38.4mg/L的碳点溶液对Fe3+选择性的图图8为本专利技术实施例1制备的浓度为38.4mg/L的碳点溶液随Fe3+浓度变化的荧光发射光谱图图9为本专利技术实施例1制备的浓度为38.4mg/L的碳点溶液与Fe3+的混合液随L-AA浓度变化的荧光发射光谱图图10为本实施例1制备的浓度为38.4mg/L的碳点溶液、碳点溶液/Fe3+和碳点溶液/Fe3+/L-AA体系在日光灯下和470nm激发下的照片图11为本专利技术实施例1制备的浓度为38.4mg/L的碳点标记的人肝癌细胞SMMC-7721细胞的激光共聚焦图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荧光碳点的制备：(1)将0.5g丹参、0.5g咖啡和0.2g尿素加入20g去离子水中混匀，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220℃下进行水热反应5h；(3)将步骤(2)得到的产物通过3000r/min离心除去不溶物，用截留分子量为500～1000Da的透析袋透析12h，得到碳点溶液；(4)将步骤(3)得到的碳点溶液冷冻干燥后得到碳点固体。所制得的碳点固体在水溶液中不同的浓度M可发出不同颜色的荧光：当M>76.8mg/L时发橙光；M＝38.4～64mg/L时发黄光；M<12.8mg/L时发蓝光。碳点浓度为128、38.4和2.56mg/L时的光致发光照片，分别为橙色、黄色和蓝色，见图1。制备的荧光碳点的透射电镜图和尺寸分布图见图2。制备的荧光碳点的红外光谱图见图3。制备的浓度为128mg/L的碳点溶液在不同激发波长下的荧光发射光谱图见图4，其中1～8分别是激发波长为510nm、520nm、530nm、540nm、550nm、560nm、570nm和580nm激发下的荧光光谱图。制备的浓度为38.4mg/L的碳点溶液在不同激发波长下的荧光发射光谱图见图5，其中1～11分别是激发波长为400nm、410nm、420nm、430nm、440nm、450nm、460nm、470nm、480nm、490nm和500nm激发下的荧光光谱图。制备的浓度为2.56mg/L的碳点溶液在不同激发波长下的荧光发射光谱图见图6，其中1～8分别是激发波长为320nm、330nm、340nm、350nm、360nm、370nm、380nm和390nm激发下的荧光光谱图。实施例2荧光碳点的制备：(1)将1g丹参、0.5g咖啡、0.5g尿素加入30g去离子水中混匀，制得混合液；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种荧光碳点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按质量比1:0.2～1:0.2～1:20～40将丹参、咖啡、尿素加入去离子水中混匀，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，进行水热反应；(3)将步骤(2)得到的产物离心除去不溶物，用透析袋透析除去杂质，得到碳点溶液；(4)将步骤(3)得到的碳点溶液冷冻干燥后得到碳点固体。

【技术特征摘要】
1.一种荧光碳点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按质量比1:0.2～1:0.2～1:20～40将丹参、咖啡、尿素加入去离子水中混匀，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，进行水热反应；(3)将步骤(2)得到的产物离心除去不溶物，用透析袋透析除去杂质，得到碳点溶液；(4)将步骤(3)得到的碳点溶液冷冻干燥后得到碳点固体。2.如权利要求1所述的荧光碳点的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中水热反应的温度为140～22...

【专利技术属性】
技术研发人员：石利红，侯志朋，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