以聚酰胺为前驱体的碳点制备及应用制造技术

本发明专利技术提供了一种聚酰胺基碳点及其制备方法和应用，本发明专利技术所述聚酰胺基碳点由聚酰胺和交联剂制得，以聚酰胺作为碳源可以为聚酰胺废弃物提供一种新的处理方式，能够缓解环境污染和石油资源枯竭的问题，同时该碳点具有较高的荧光强度，光学性能稳定，其荧光强度与Fe

【技术实现步骤摘要】
以聚酰胺为前驱体的碳点制备及应用


[0001]本专利技术涉及新型荧光碳纳米材料，具体涉及一种以尼龙66为前驱体的碳点的制备及应用。

技术介绍

[0002]碳点(Carbon Dots,CDs)是一种主要由碳元素构成的具有纳米尺度的新型荧光材料，其本质特征为至少一个维度上的尺寸小于10nm和具有光致发光的特性。自2004年被首次报道后，碳点因其具有毒性低、生物相容性好、光学性能优异等特点而得到了广泛的研究，在荧光探针、生物医学及成像、光电子器件和光催化等不同领域表现出巨大的优势。近期，研究人员发现了一种具有较高荧光量子产率的新型碳点
‑
炭化聚合物点(Carbonized Polymer Dots，CPDs)，这种新型碳点是以某些小分子或聚合物为原材料经过脱水缩合、交联及炭化过程制备而成。炭化聚合物点因为同时具有传统碳点(碳核)和聚合物(聚合物链)的结构，被认为是一种炭化程度较低的新型碳点。与传统碳点相比，炭化聚合物点因具有含氧量高、水溶性好及量子产率高等特点而受到广泛关注。
[0003]由于世界人口的增长和生活水平的提高，全球纤维消费量在过去几十年中一直处于稳步增长，从而导致纺织废弃物的急剧增加。如果简单的将纺织废弃物填埋或焚烧，不仅会带来环境污染问题而且会损耗石油资源。因此，如何充分利用纺织废弃物具有重要意义。碳点作为一种新型的荧光纳米级材料，主要是由C、O、H等元素组成，其中C元素的含量一般较高。因此含有C元素的物质，都具备成为碳点前驱体的的潜质，而纺织废弃物本质上为含大量碳元素的聚合物，因此具有成为炭化聚合物前驱体的潜质。从一定意义上说以纺织废弃物为前驱体制备炭化聚合物点不仅能够缓解环境污染和石油资源枯竭的问题，而且能够进一步提高附加值。在一定程度上废物利用，具有较高的研究价值。
[0004]研究表明，铁离子是人体中不可或缺的物质，也是血红蛋白中的重要组成，可参与人体内部许多代谢活动，并在其中扮演着重要的角色，人体内部若是缺铁，可能会引起缺铁性贫血症。同时，随着生活水平的提高，人们对于水质的要求也进一步提升，如何简单、高效、准确的检测金属离子含量，找到便捷的金属离子传感器具有重要意义。

技术实现思路

[0005]基于上述技术背景，本专利技术人进行了锐意进取，结果发现：采用聚酰胺作为碳源，和交联剂一步反应，即可得到具有较高荧光强度的碳点，不仅能够解决聚酰胺废弃纺织物填埋带来的环境污染和石油资源枯竭等问题，同时其光学性能稳定，该碳点的荧光强度与Fe
3+
的含量以及pH均呈线性相关，可用于Fe
3+
含量和pH的检测，在荧光成像中也具有良好的应用前景，以聚酰胺作为碳源还为聚酰胺废弃物提供一种新的处理方式，从而完成本专利技术。
[0006]本专利技术第一方面在于提供一种聚酰胺基碳点，该聚酰胺基碳点由聚酰胺和交联剂制得；
[0007]所述聚酰胺基碳点的荧光强度与Fe
3+
的浓度呈线性关系，其荧光强度和pH值线性
相关。
[0008]本专利技术第二方面在于提供一种本专利技术第一方面所述聚酰胺基碳点的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0009]步骤1、将聚酰胺和交联剂混合后升温进行反应；
[0010]步骤2、过滤步骤1得到的产物，即得聚酰胺基碳点。
[0011]本专利技术第三方面在于提供根据本专利技术第一方面所述聚酰胺基碳点和由本专利技术第二方面所述制备方法制得的聚酰胺基碳点的应用，其可用于制备荧光墨水、荧光粉、荧光琼脂凝胶，还可用于pH和Fe
3+
含量的检测以及防伪领域中。
[0012]本专利技术提供的以聚酰胺为前驱体的碳点的制备方法及其应用具有以下优势：
[0013](1)本专利技术所述聚酰胺基碳点的荧光为激发波长依赖型，具有较高的荧光强度；
[0014](2)本专利技术所述聚酰胺基碳点以聚酰胺作为碳源，不仅能够缓解环境污染和石油资源枯竭的问题，还为聚酰胺废弃物提供一种新的处理方式；
[0015](3)本专利技术所述聚酰胺基碳点的制备方法简单，且该碳点可用于pH和铁离子的检测，还具有良好的热稳定性，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0016]图1示出实施例13制得聚酰胺基碳点的透射电镜图和粒径分布图；
[0017]图2示出实施例13制得聚酰胺基碳点的红外谱图；
[0018]图3示出实施例1～4和对比例制得聚酰胺基碳点的荧光光谱图；
[0019]图4示出实施例1和实施例5～9制得聚酰胺基碳点的荧光光谱图；
[0020]图5示出实施例7和实施例10～12制得聚酰胺基碳点的荧光光谱图；
[0021]图6示出实施例7和实施例13～15制得聚酰胺基碳点的荧光光谱图；
[0022]图7示出实施例13制得聚酰胺基碳点的荧光寿命分布图；
[0023]图8示出实施例13制得聚酰胺基碳点的荧光量子产率谱图；
[0024]图9示出实施例13制得聚酰胺基碳点加入不同金属离子后的荧光强度柱状图；
[0025]图10示出实施例13制得聚酰胺基碳点在不同pH条件下的荧光光谱图；
[0026]图11示出实施例13制得聚酰胺基碳点的荧光强度与相对应pH的关系图；
[0027]图12示出实施例13制得聚酰胺基碳点荧光粉在自然光和紫外灯照射下的照片；
[0028]图13示出实施例13制得聚酰胺基碳点的荧光强度与相对应的Fe
3+
的浓度关系图。
具体实施方式
[0029]下面将对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0030]本专利技术第一方面在于提供一种聚酰胺基碳点，该聚酰胺基碳点由聚酰胺和交联剂制得。
[0031]所述聚酰胺选自聚己二酰己二胺(PA
‑
66)、聚癸二酰己二胺(PA
‑
610)、聚癸二酰癸二胺(PA
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1010)、聚己内酰胺(PA
‑
6)、聚月桂酰己二胺(PA
‑
612)和聚十二内酰胺(PA
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12)中的一种或几种，优选选自聚己二酰己二胺、聚癸二酰癸二胺和聚己内酰胺中的一种或几种，更优选为聚己二酰己二胺。
[0032]聚酰胺为含有大量碳元素的聚合物，以聚酰胺作为碳源进行碳点的制备，不仅能够解决废弃纺织物填埋带来的环境污染和石油资源枯竭等问题，还能提高其附加值，带来一定的经济效益，本专利技术人发现，采用上述聚酰胺作为碳源可得到荧光强度高、荧光寿命长的碳点，还具有良好的热稳定性，不但能应用于荧光成像中，其荧光强度与pH和Fe
3+
含量呈线性关系，还可用于pH和Fe
3+
的检测，应用前景广阔。
[0033]所述交联剂选自六氯环三膦腈(HCCP)、全氟丁基磺酸钾(OSS)、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化氢二异丙苯、二乙胺基丙胺、甲醛、乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛、浓硫酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酰胺基碳点，其特征在于，该聚酰胺基碳点由聚酰胺和交联剂制得；所述聚酰胺基碳点的荧光强度与Fe
3+
的浓度呈线性关系，其荧光强度和pH值线性相关。2.根据权利要求1所述的聚酰胺基碳点，其特征在于，所述聚酰胺选自聚己二酰己二胺(PA
‑
66)、聚癸二酰己二胺(PA
‑
610)、聚癸二酰癸二胺(PA
‑
1010)、聚己内酰胺(PA
‑
6)、聚月桂酰己二胺(PA
‑
612)和聚十二内酰胺(PA
‑
12)中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的聚酰胺基碳点，其特征在于，交联剂选自六氯环三膦腈(HCCP)、全氟丁基磺酸钾(OSS)、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化氢二异丙苯、二乙胺基丙胺、甲醛、乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛、浓硫酸和浓磷酸中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的聚酰胺基碳点，其特征在于，交联剂和聚酰胺的质量比为(0.01～0.8):1。5.根据权利要求1至4之一所述的聚酰胺基碳点，其特征在于，聚酰胺基碳点的粒径为1～10nm，其在3290cm
‑1具有O
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H特征吸收峰和N
‑
H的伸缩振动峰，3060cm
‑1的具有仲酰胺N

【专利技术属性】
技术研发人员：魏建斐，王锐，
申请(专利权)人：北京服装学院，
类型：发明
国别省市：