一种利用废弃培养基制备碳量子点的方法及其在Fe技术

本发明专利技术公开了一种利用废弃培养基制备碳量子点的方法，针对实验室废弃培养基的回收利用问题，该方法基于一步水热法，以实验室接种过的废弃液体LB培养基为原材料，将培养基预先经过高压蒸汽灭菌使菌灭活，再通过7500rpm离心得到菌体去除的培养基余液，稀释一定浓度后，于180℃下水热反应5小时，经纯化、冷冻干燥后得黄色碳量子点原液，可在紫外光源激发下发出蓝色荧光。该方法的制备过程绿色无毒，环保安全。本发明专利技术还公开了上述方法制备碳量子点在Fe

【技术实现步骤摘要】
一种利用废弃培养基制备碳量子点的方法及其在Fe
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线性检测中的应用


[0001]本专利技术涉及纳米材料
和废物利用、污染物处置，具体涉及一种利用废弃培养基制备碳量子点的方法及其在Fe
3+
线性检测中的应用。

技术介绍

[0002]碳量子点(carbon quantum dots，CDs)作为一种十分重要的荧光碳纳米材料，也称为碳点、碳纳米点，是一种单分散的，几何形状近乎准球型的新兴的碳基零维材料。其尺寸较小，一般都在10nm以下,相较金属量子点材料而言，碳量子点的生物相容性高，细胞毒性低，材料来源十分广泛，但是光学性能仍然保持优异，自从在2004年被Xu等人首次发现制备单壁碳纳米管方法后，碳量子点在生物学和医学领域展开了非常广阔的应用前景，如在生物成像和生物大分子检测，近年来在食品的检测和分析领域中也逐渐被研究。
[0003]碳量子点的合成方法一般可分为自上而下合成法和自下而上合成法，其中自上而下合成法为基于自较大的碳骨架上剥落下纳米碳颗粒的合成方法，但却因为难以彻底粉碎碳骨架而导致产率极低，故本实验采用自下而上的方法制备量子点，常用方法有燃烧法、水热法、微波法和超声波法，其中一步水热制备碳量子点由于操作简便，得到量子点粒径较均一，被广泛运用。目前还未见采用废弃培养基作为碳源制备碳量子点的报道。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中制备碳量子点的碳源和前驱体价格昂贵、成本较高及制备工艺复杂的问题，本专利技术提供了一种生物基碳量子点的制备方法和应用，由于废弃培养基富含碳、氮源，主要成分为蛋白胨及酵母提取物，适合制备生物相容性好的碳量子。
[0005]本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术提供了一种利用废弃培养基制备碳量子点的方法，包括以下步骤：
[0007]①
将收集到的废弃LB液体培养基经高压蒸汽灭菌锅灭菌；
[0008]②
将溶液在转速为7500rpm下离心10分钟，除去菌体，吸取上清于180℃下水热反应5小时；
[0009]③
将水热反应后的碳量子点溶液使用0.22μm滤膜过滤；然后对碳量子点进行透析，透析袋截留分子量3500Da，透析48小时；再进行冷冻干燥；最后加超纯水分散，得到1mg/mL的碳量子点分散液，于4℃保存。
[0010]本专利技术中的废弃培养基为接种后液体LB培养基不稀释的原液。
[0011]采用本专利技术上述方法制备的碳量子点在溶液pH＝5时荧光强度最高；碳量子点的最佳发射波长为442nm、最佳激发波长为376nm；碳量子点在可见光下为浅黄色，在紫外光照射下发出蓝色荧光。
[0012]本专利技术还包括上述方法制备的碳量子点在Fe
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的线性检测中的应用，所述碳量子点荧光强度F和碳量子点初始荧光强度F0的比值为荧光强度F/F0，荧光强度F/F0与Fe
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的浓
度呈线性关系。
[0013]与现有技术相比，本专利技术有益效果包括：
[0014](1)本专利技术将废弃的培养基采用一步水热法合成荧光量子产率高、发光强度强、稳定性好、生物相容性好、高附加值碳量子点。
[0015](2)本专利技术废弃的培养基以作为原料，其主要成分为蛋白胨及酵母提取物，富含碳、氮源，使得碳量子点的碳源和前驱体的成本降低，同时制备工艺简单。
[0016](3)本专利技术制备的生物基碳量子点应用于Fe
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的检测，具有较高的灵敏度。
附图说明
[0017]图1为本专利技术制备的碳量子点的紫外可见吸收光谱、荧光光谱图。
[0018]图2为本专利技术中以不同浓度的培养基作为原料合成的碳量子点的荧光光谱图。
[0019]图3为本专利技术中不同pH对碳量子点荧光强度的影响。
[0020]图4为本专利技术中不同Fe
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对碳量子点荧光强度的影响。
具体实施方式
[0021]下面结合附图，对本专利技术作进一步地说明。本专利技术不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本专利技术公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本专利技术的，或者凡是采用本专利技术的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本专利技术的保护范围。
[0022]本专利技术的具体实施例如下所示包括三部分：由废弃培养基为原料制备碳量子点、对碳量子点表征研究其微观结构及荧光性能，并对其在Fe
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检测中的应用进行研究测试。
[0023]实施例1：利用废弃培养基制备碳量子点
[0024]以实验室接种过的废弃液体LB培养基为原材料，将培养基预先经过高压蒸汽灭菌使菌灭活，再通过离心机7500rpm离心10分钟得到菌体去除的培养基余液，稀释一定浓度后，于180℃下水热反应5小时，将水热反应后的碳量子点溶液使用0.22μm滤膜过滤后，对碳量子点进行透析两天，冷冻干燥；加超纯水分散，得到1mg/mL的碳量子点分散液。
[0025]实施例2：废弃培养基制备的碳量子点的表征
[0026]使用多功能酶标仪测量实施例1制备的碳量子点的光谱性能，如图1所示，碳量子点的最大激发波长为376nm，最大发射波长为442nm；碳量子点在可见光下为浅黄色，紫外光照射下发出蓝色荧光；碳量子点最大发射波长不随激光波长的增加而变化，即无激发依赖性。
[0027]将碳量子点稀释2、4、8、10倍后，设置激发波长为376nm，检测442nm处的荧光值，与未稀释的绘制荧光光谱图(图2)。
[0028]使用0.2M的HCl溶液或NaOH溶液调节碳量子点溶液的pH值分别为3、4、5、6、7、8、9、10，并使用多功能酶标仪测量其荧光强度，pH＝5时荧光强度最高(图3)。
[0029]实施例3：采用废弃培养基制备的碳量子点检测Fe
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[0030]在实施例1制备的50μL碳量子点分散液中，加入50μL不同浓度(0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.75、1mmol/L)的Fe
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溶液孵育，在激发波长为376nm，发射波长为442nm处测定其荧光强度。
[0031]结果如图4所示，碳量子点的荧光强度随Fe
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的浓度增加而逐渐减小，其荧光强度F与碳量子点初始荧光强度F0的比值F/F0与Fe
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的浓度呈线性关系。
[0032]以上所述仅表达了本专利技术的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本专利技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本专利技术的保护范围。因此，本专利技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用废弃培养基制备碳量子点的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1：将收集到的废弃LB液体培养基稀释经高压蒸汽灭菌锅灭菌；S2：将S1处理后的溶液离心处理除去菌体，吸取上清液进行水热反应，得到碳量子点溶液；S3：将S2制得的碳量子点溶液使用微孔滤膜过滤，随后对碳量子点进行透析，再进行冷冻干燥；最后加超纯水分散，得到1mg/mL的碳量子点分散液，于4℃保存。2.根据权利要求1所述的一种利用废弃培养基制备碳量子点的方法，其特征在于：S2步骤中离心转速为7500rpm，离心时间为10min；水热反应温度为180℃，水热反应时间为5小时。3.根据权利要求1所述的一种利用废弃培养基制备碳量子点的方法，其特征在于：S3步骤中滤膜孔径为0.22μm；透析过程中透析袋截留分子量为3500Da，透析时间为48...

【专利技术属性】
技术研发人员：李燕萍，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：