一种以龙井茶为碳源的碳量子点及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种以龙井茶为碳源的碳量子点，所述碳量子点按如下方法制备得到：将龙井茶、超纯水按料液比1：40加入到反应釜中，在200℃下进行水热反应3h，之后通过冰浴使反应釜冷却至室温，得到碳量子点水溶液，将所得碳量子点水溶液离心，取上清液用0.22μm滤膜过滤后，再用3500Da分子量的透析袋透析24h，将透析后的溶液冷冻干燥，得到碳量子点粉末；龙井茶对碳量子点的合成具有促进作用，通过水热法合成的碳量子点，粒径大小均一，可控性好，生物兼容性好，能对多种金属离子同时响应。

【技术实现步骤摘要】
一种以龙井茶为碳源的碳量子点及其制备方法和应用(一)
本专利技术属于纳米材料
，具体涉及一种以龙井茶为碳源的碳量子点及其制备方法和应用。(二)
技术介绍
碳量子点是一种新兴的纳米材料，具有低毒性、良好的水溶性、优异的光稳定性以及良好的生物相容性等优点。这些优点使其在细胞成像、传感器、电分析以及光催化领域存在良好的效果与应用前景。本专利技术合成碳量子点过程中无需添加酸性物质、碱性物质以及有机溶剂，能够在水溶液中直接水热合成。重金属离子污染与环境问题密切相关。由于其积累和不可生物降解性，它们也被视为严重的健康问题。在传统的重金属离子检测方法中包括原子光谱、选择性冷蒸气原子荧光光谱法、X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法等方法。这些方法需要使用昂贵的仪器，复杂的预处理程序和训练有素的操作员，严重限制了它们的实际应用。更重要的是，现有的方法通常仅侧重于一种或两种重金属离子的定性和定量表征，缺少能同时对多种重金属进行检测的方法。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的在于公开一种以龙井茶为碳源的碳量子点，并建立一种操作简单和绿色环保的制备方法，以及将制备的荧光碳量子点用于多种重金属离子检测。本专利技术的技术方案如下：一种以龙井茶为碳源的碳量子点，所述碳量子点按如下方法制备得到：将龙井茶、超纯水按料液比1：40(g：mL)加入到反应釜中，在200℃下进行水热反应3h，之后通过冰浴使反应釜冷却至室温(20～30℃)，得到碳量子点水溶液，将所得碳量子点水溶液离心(5000rpm，10min)，取上清液用0.22μm滤膜过滤后，再用3500Da分子量的透析袋透析24h，将透析后的溶液(过透析膜的溶液)冷冻干燥，得到碳量子点粉末；所述龙井茶为龙井43号品种，产地为缙云，采购自中华全国供销合作总社杭州茶叶研究院；由于龙井茶中富含多种活性物质，这些活性物质对于碳量子点的制备具有促进作用，因此选用龙井茶作为碳源。本专利技术制得的碳量子点可应用于多种金属离子的检测，所述金属离子例如：Hg2+、Pb2+、Cu2+、Fe3+。本专利技术具有以下优异效果：龙井茶对碳量子点的合成具有促进作用，通过水热法合成的碳量子点，粒径大小均一，可控性好，生物兼容性好，能对多种金属离子同时响应。(四)附图说明图1为本专利技术实施例1的碳量子点的X射线电子能谱图。图2为本专利技术实施例1的碳量子点的透射电镜图，其为纳米球。图3为本专利技术实施例1的碳量子点的紫外吸收、荧光吸收及发射谱图(a)；在280-520nm激发波长下，碳量子点的荧光发射光谱(b)。图4为本专利技术实施例2的碳量子点随着Hg2+离子浓度变化的荧光光谱图(a)；碳量子点荧光猝灭强度与Hg2+离子浓度的线性关系图(b)；RSMEP与PSO与和周期之间的关系图(c)；通过PSO-VWLS-SVM优化后，Hg2+潜在特征变量的可变权重图(d)；通过PSO-VWLS-SVM计算的实际浓度与预测浓度之间的相关性(e)。图5为本专利技术实施例3的碳量子点随着Fe3+离子浓度变化的荧光光谱图(a)；碳量子点荧光猝灭强度与Fe3+离子浓度的线性关系图(b)；RSMEP与PSO与和周期之间的关系图(c)；通过PSO-VWLS-SVM优化后，Fe3+潜在特征变量的可变权重图(d)；通过PSO-VWLS-SVM计算的实际浓度与预测浓度之间的相关性(e)。图6为本专利技术实施例4的碳量子点随着Pb2+离子浓度变化的荧光光谱图(a)；碳量子点荧光猝灭强度与Pb2+离子浓度的线性关系图(b)；RSMEP与PSO与和周期之间的关系图(c)；通过PSO-VWLS-SVM优化后，Pb2+潜在特征变量的可变权重图(d)；通过PSO-VWLS-SVM计算的实际浓度与预测浓度之间的相关性(e)。图7为本专利技术实施例5的碳量子点随着Cu2+离子浓度变化的荧光光谱图(a)；碳量子点荧光猝灭强度与Cu2+离子浓度的线性关系图(b)；RSMEP与PSO与和周期之间的关系图(c)；通过PSO-VWLS-SVM优化后，Cu2+潜在特征变量的可变权重图(d)；通过PSO-VWLS-SVM计算的实际浓度与预测浓度之间的相关性(e)。(五)具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。实施例1本实施例提供了一种碳量子点的制备方法，具体为：称取0.5g龙井茶(为龙井43号品种，产地为缙云，采购自中华全国供销合作总社杭州茶叶研究院)，加入水热反应釜中，并加入20.00mL超纯水，之后在200℃条件下反应3h，通过冰浴使反应釜冷却后，得到碳量子点水溶液。将所得溶液在5000rpm下离心10min后，取上清液用0.22μm滤膜过滤，再将过滤所得溶液移入3500Da分子量的透析袋中透析24h。将透析后的溶液通过冷冻干燥获得固体粉末。以硫酸喹啉为参考物质，基于公式QYX＝QYST(IX/IST)(AST/AX)(ηX2/ηST2)(QY：量子产率，A：荧光积分面积，I：吸光度，η：折射率，X：碳量子点，ST：硫酸喹啉)，该量子点的荧光产率为：10.40％。通过X射线光电子能谱XPS对上述碳量子点进行表征，XPS图谱如图1所示，在284.64eV、399.67eV和531.53eV处分别有一个峰，分别对应C1s、N1s和O1s。用透射电镜TEM对上述量子点进行观察如图2所示，其粒径分布在1.6-3.0nm，呈圆球形，大小均一。实施例2本实施例提供了一种碳量子点的应用，将实施例1制得的碳量子点分散于超纯水中，配制成浓度为5μg·mL-1的上述碳量子点溶液，取100μL的碳量子点溶液和不同浓度的Hg2+溶液加入到1.5mL的石英比色皿中，其中石英比色皿中的Hg2+浓度分别为0，0.2μmol·L-1，2μmol·L-1，10μmol·L-1，20μmol·L-1，40μmol·L-1，60μmol·L-1，80μmol·L-1，100μmol·L-1。用荧光分光光度计分别检测对应体系的荧光强度，得到如图4所示的荧光曲线。图中显示随着Hg2+浓度的增加，碳量子点溶液的荧光强度逐渐猝灭。绘制(F0-F)/F0为纵坐标，Hg2+浓度为横坐标的曲线，得到拟合公式为Y＝3.59×10-4X+0.23的拟合曲线(F0为Hg2+浓度为0时的荧光强度，F为检测体系中加入Hg2+后所对应的荧光强度)，相关系数为0.992，线性范围为10-80μmol·L-1。再通过PSO-VWLS-SVM算法处理后，对所有浓度均能进行定量检测。实施例3本实施例提供了一种碳量子点的应用，将实施例1制得的碳量子点分散于超纯水中，配制成浓度为5μg·mL-1的上述碳量子点溶液，取100μL的碳量子点溶液和不同浓度的Fe3+溶液加入到1.5mL的石英比色皿中，其中石英比色皿中的Fe3+浓度分别为0，0.1μmol·L-1，1μmol·L-1，5μmol·L-1，10μmol·L-1，30μmol·L-1，50μmol·L-1，70μmol·L-1，100μmol·L-1。用荧光分光光度计分别检测对应体系的荧光强度，得到如图5所示的荧光曲线。图中显示随着Fe3+浓度的增加，碳量子点溶液的荧光强度逐渐猝灭。绘制(F0-F)/F0为纵坐标，Fe3+浓度为横坐标的曲线，得到拟合公式为Y＝6.780×本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以龙井茶为碳源的碳量子点，其特征在于，所述碳量子点按如下方法制备得到：将龙井茶、超纯水按料液比1：40加入到反应釜中，在200℃下进行水热反应3h，之后通过冰浴使反应釜冷却至室温，得到碳量子点水溶液，将所得碳量子点水溶液离心，取上清液用0.22μm滤膜过滤后，再用3500Da分子量的透析袋透析24h，将透析后的溶液冷冻干燥，得到碳量子点粉末。

【技术特征摘要】
1.一种以龙井茶为碳源的碳量子点，其特征在于，所述碳量子点按如下方法制备得到：将龙井茶、超纯水按料液比1：40加入到反应釜中，在200℃下进行水热反应3h，之后通过冰浴使反应釜冷却至室温，得到碳量子点水溶液，将所得碳量子点水溶液离心，取上清液用0.22...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘远斌，付海燕，张磊，范尧，徐荧，俞敏，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33