一种用于温度传感的荧光碳点及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于温度传感的荧光碳点及其制备方法；在温度20～70℃范围内，该荧光碳点的发光强度随温度升高而降低，且发光强度具有良好的线性温度响应特性和可恢复性。将柠檬酸钠和甘氨酸溶于去离子水中，在水热反应釜中，水热反应，自然冷却至室温，过滤，制得用于温度传感的荧光碳点。该荧光碳点制备方法简单、成本低，粒径尺寸小，在水中有很好的分散性；具有较强的荧光发射，发光强度和荧光寿命随温度的升高而降低，可以应用于检测细胞内温度的变化。度的变化。度的变化。

【技术实现步骤摘要】
一种用于温度传感的荧光碳点及其制备方法


[0001]本专利技术属于荧光纳米材料
，涉及一种用于温度传感的荧光碳点；本专利技术还涉及一种该荧光碳点的制备方法。

技术介绍

[0002]众所周知，温度是一个重要的物理参数，与生物和化学领域息息相关，对于温度的精确测量，在生物学和医学判断方面意义重大。温度测量技术从传统的侵入式温度传感器，如热电偶、热敏电阻，发展到到非侵入式纳米温度传感器，其中荧光纳米温度传感器因其高时间、空间分辨率以及成像和温度传感一体化而受到广泛关注。
[0003]荧光纳米温度传感器尽管取得了巨大成就，但仍有一些挑战有待解决。例如，传统的有机荧光团在给定的温度范围内无法提供显著的信号变化，一些荧光参数(如强度)很容易受到所处微环境的影响，从而限制了纳米温度计的灵敏度和准确度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高灵敏度、发光强度在不同pH和盐浓度环境下具有稳定性的用于温度传感的荧光碳点。
[0005]本专利技术的另一个目的是提供一种上述荧光碳点的制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种用于温度传感的荧光碳点，在365nm紫外灯照射下发出明亮的蓝光，发射峰极大值位于445nm处，荧光发射波长范围400～600nm，最大发射波长440～450nm，温度响应范围20～70℃。
[0007]本专利技术所采用的另一个技术方案是：一种上述荧光碳点的制备方法，具体为：按质量比1︰0.02～0.08，分别取柠檬酸钠和甘氨酸，再按1g柠檬酸钠加入10～15mL去离子水的比例，取去离子水；将柠檬酸钠和甘氨酸溶于去离子水中，转移至水热反应釜中，在150～200℃温度下保温1～3h，进行水热反应，之后自然冷却至室温，用0.22 μm滤器过滤，得到用于温度传感的荧光碳点。
[0008]所得荧光碳点粒径尺寸在2~3nm范围内，荧光发射波长范围400～600nm，最佳发射位于445nm，最大激发波长365nm，荧光量子效率为21.7%。
[0009]本专利技术荧光碳点的荧光强度和荧光寿命在20～70℃温度范围内，随温度的升高而降低，且发光强度和荧光寿命具有良好的线性温度响应特性。有望应用于细胞内的温度传感。
[0010]本专利技术荧光碳点具有如下优点：1）制备方法简单、成本低，无需其他的分离纯化步骤；2）粒径尺寸小，在2～3nm范围内，且产物被Na
+
功能化，因此在水中有很好的分散性；具有较强的荧光发射，荧光量子效率为21.7%，无毒性，生物相容性好；3）循环升温和冷却的过程中产物的性质没有改变，使发光强度具有良好的可恢复性，在20℃和70℃进行循环测试，发光强度基本无变化。
[0011]4）作为温度传感材料，具有高灵敏度、宽响应范围和高重复性，在20～70℃范围内，由于产物分子的内部能量转化作用以及与溶剂分子的碰撞增加，使其发光强度和荧光寿命随温度的升高而降低，可以应用于检测细胞内温度的变化。
附图说明
[0012]图1是实施例1制得荧光碳点的X射线衍射图。
[0013]图2是实施例1制得荧光碳点的透射电镜图。
[0014]图3是实施例1制得荧光碳点的激发和发射光谱图。
[0015]图4(a)是实施例1制得荧光碳点在不同pH值（3~12）下的发光强度变化曲线图；图4(b)是实施例1制得荧光碳点在不同盐浓度（0.1M~1MNaCl）下的发光强度变化曲线图。
[0016]图5(a)是实施例1制得荧光碳点在20℃到70℃范围内发射光谱随温度变化示意图；图5(b)是实施例1制得荧光碳点在20℃到70℃范围内发光强度随温度变化示意图。
[0017]图6(a)为实施例1制得荧光碳点在20℃到70℃范围内荧光寿命衰减曲线随温度变化示意图；图6(b)为实施例1制得荧光碳点在20℃到70℃范围内荧光寿命随温度变化示意图；图7是实施例1制得荧光碳点在20℃和70℃的冷热循环曲线。
[0018]图8是实施例1制得荧光碳点在舌鳞癌细胞(TCA
‑
8113)中的激光共聚焦细胞成像图；其中，(a)图为20℃下的成像图，(b)图为37℃下的成像图。
具体实施方式
[0019]以下结合附图和具体实施例，对本专利技术做进一步描述。
[0020]实施例1将1g柠檬酸钠和0.05g甘氨酸溶于13mL去离子水中，转移至20mL水热反应釜中，在180℃温度下保温2h进行水热反应后，自然冷却至室温，用0.22 μm滤器过滤，制得用于温度传感的荧光碳点。
[0021]实施例1制得荧光碳点的X射线衍射图，如图1所示。图中显示在2θ=18
°
处有一个弱衍射峰，在2θ=33
°
处有强的衍射峰，证明了产物的结构是由表面无序小晶核组成的碳点。
[0022]实施例1制得荧光碳点的透射电镜图，如图2所示。从图中可以看出制得荧光碳点分散良好，没有明显的聚集，直径在2 ~ 3 nm范围内，说明该荧光碳点粒径尺寸小，在水中有很好的的分散性。
[0023]图3是实施例1制得荧光碳点的激发和发射光谱图，从图中可以看出，其最大激发波长365nm，最佳发射位于445nm。
[0024]实施例1制得荧光碳点在pH值3～12下的发光强度变化曲线图，如图4中的(a)图，可以发现在pH值为3～12的环境下，该荧光碳点的发光强度基本不被影响。实施例1制得荧光碳点在浓度为0.1M～1M的NaCl溶液中的发光强度变化曲线图，如图4中的(b)图，可知该荧光碳点在0.1M～1M的盐溶液环境下，发光强度也基本保持不变。
[0025]实施例1制得荧光碳点在20～70℃范围内发射光谱随温度变化的曲线图，如图5中的(a)图，随着温度的升高，该荧光碳点的发射强度随之降低。实施例1制得荧光碳点在20℃～70℃范围内发射强度随温度变化的曲线图，如图5中的(b)图，随着温度的升高，该荧光碳
点的发光强度线性降低，温度灵敏度约为1.3%/℃，说明该荧光碳点具有良好的温度响应特性。
[0026]图6中的(a)图，是实施例1制得荧光碳点在20℃～70℃的范围内荧光寿命衰减曲线随温度变化图，随着温度的升高，该荧光碳点的荧光寿命衰减曲线随之变陡，说明荧光碳点的荧光寿命随温度的升高而变短。图6中的(b)图，是实施例1制得荧光碳点在20℃～70℃范围内荧光寿命随温度变化图，随着温度的升高该荧光碳点的荧光寿命呈单指数衰减，具有良好的温度响应特性。
[0027]图7是实施例1制得荧光碳点在20℃和70℃的冷热循环曲线图，图中显示，该荧光碳点在20℃和70℃之间循环时，每个温度下对应的发光强度基本保持不变，说明该荧光碳点具有可恢复性。
[0028]图8是实施例1制得荧光碳点在舌鳞癌细胞(TCA
‑
8113)中的激光共聚焦细胞成像照片。从图8中的(a) 图和(b) 图可以看出，当成像温度低时，舌鳞癌细胞中的蓝色荧光较强；当成像温度高时，舌鳞癌细本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于温度传感的荧光碳点，其特征在于：在温度20～70℃范围内，该荧光碳点的发光强度随温度升高而降低，且发光强度具有良好的线性温度响应特性和可恢复性。2.如权利要求1所述的用于温度传感的荧光碳点，其特征在于：所述荧光碳点的发射峰极大值位于445nm处，荧光发射波长范围400～600nm，最大发射波长440～450nm。3.一种权利要求1所述用于温度传感的荧光碳点的制备方法，其特征在于：该制备方法具体为：按质量比1︰0.02～0....

【专利技术属性】
技术研发人员：王得印，赵海兴，郭君路，王育华，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：