具有聚集诱导荧光效应的碳量子点及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种具有聚集诱导荧光效应的碳量子点及其应用，该碳点通过以下步骤制备得到：1)将三苯胺溶于冰醋酸中超声处理，得到混合物；2)将所述混合物转移到反应釜中，加热下反应；3)反应结束后冷却至室温，然后将反应产物加入到去离子水中，得到浑浊液；4)将所述浑浊液进行超声处理后离心，所得固体真空干燥，得到所述碳量子点。本发明专利技术制备的具有ICT(内电荷转移)和AIE(聚集诱导发射)属性，当溶解在溶剂中时，由于分子内的活跃旋转，碳点发出轻微的蓝色荧光；当T

【技术实现步骤摘要】
具有聚集诱导荧光效应的碳量子点及其应用


[0001]本专利技术涉及纳米材料领域，特别涉及一种具有聚集诱导荧光效应的碳量子点及其应用。

技术介绍

[0002]碳点(CDs)是一种具有低毒性、高生物相容性、可调节表面性质和显着抗光漂白性的光致发光纳米材料。由于这些优异的性能，碳点已经广泛应用于传感、生物成像、药物输送和防伪等各个领域。目前，由于共振能量转移(ET)或直接π
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π堆叠，仍然很少有成熟的技术来调节碳点的发射能带隙和避免聚集荧光淬灭(ACQ)效应。这些限制了碳点的开发和应用。学者们采用化学、物理和工程方法来防止发光团聚集体的形成，目的是减轻聚集荧光淬灭效应。然而，这些努力取得了有限的成功。
[0003]2001年，唐本忠的小组报告了一种有趣的现象，称为聚集诱导发射(AIE)。聚集诱导发射荧光团很好地溶解在溶液中时是没有荧光发射的，但由于激活辐射衰减通道的分子内旋转(RIR)的限制而在聚集时变得具有高强度信号的发射。最近，聚集诱导发射染料已被用于设计高荧光纳米粒子，这些纳米粒子已广泛用于细胞成像。
[0004]迄今为止，已经报道了聚集诱导发射荧光碳点(AIE
‑
CDs)，并且已经提出了几种合理的策略来产生和增强它们在聚集状态下的荧光。然而，可调节多色发射AIE
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CDs似乎很难建立。AIE
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CDs荧光发射通常发生在碳点的表面，碳点表面的双重荧光发射对于构建分子内电荷转移(ICT)供体
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受体(D
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A)共轭体具有吸引力。分子内电荷转移现象在荧光染料发光过程中很常见，随之而来的是D
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A互共轭和电子转子现象的发生，这在碳点中并不常见。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种具有聚集诱导荧光效应的碳量子点及其应用。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种具有聚集诱导荧光效应的碳量子点，其通过以下步骤制备得到：
[0007]1)将三苯胺溶于冰醋酸中超声处理，得到混合物；
[0008]2)将所述混合物转移到反应釜中，加热下反应；
[0009]3)反应结束后冷却至室温，然后将反应产物加入到去离子水中，得到浑浊液；
[0010]4)将所述浑浊液进行超声处理后离心，所得固体真空干燥，得到所述碳量子点。
[0011]优选的是，所述碳量子点在聚集状态时，于激发光下显示红色荧光；在分散状态时，于激发光下显示蓝色荧光。
[0012]优选的是，该具有聚集诱导荧光效应的碳量子点通过以下步骤制备得到：
[0013]1)将三苯胺溶于冰醋酸中，超声处理2
‑
10分钟，得到混合物；
[0014]2)将所述混合物转移到反应釜中，150
‑
250℃下持续反应6
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24个小时；
[0015]3)反应结束后冷却至室温，然后将反应产物加入到去离子水中，得到浑浊液；
[0016]4)将所述浑浊液超声处理3
‑
10分钟后在8000
‑
12000rpm下离心3
‑
15分钟，重复2
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4次，所得固体40
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80℃下真空干燥，得到所述碳量子点。
[0017]优选的是，所述步骤3)中反应产物与去离子水的体积比控制为1:1。
[0018]优选的是，该具有聚集诱导荧光效应的碳量子点通过以下步骤制备得到：
[0019]1)将三苯胺溶于冰醋酸中，超声处理3分钟，得到混合物；
[0020]2)将所述混合物转移到反应釜中，200℃下持续反应12个小时；
[0021]3)反应结束后冷却至室温，然后将反应产物加入到去离子水中，得到浑浊液；
[0022]4)将所述浑浊液超声处理5分钟后在10000rpm下离心5分钟，重复3次，所得固体60℃下真空干燥，得到所述碳量子点。
[0023]优选的是，该具有聚集诱导荧光效应的碳量子点通过以下步骤制备得到：
[0024]1)将245mg三苯胺溶于40mL冰醋酸中，超声处理3分钟，得到混合物；
[0025]2)将所述混合物转移到体积为50mL的以聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，在烘箱中于200℃下持续反应12个小时；
[0026]3)反应结束后冷却至室温，然后将反应产物加入到去离子水中，得到浑浊液；
[0027]4)将所述浑浊液超声处理5分钟后在10000rpm下离心5分钟，重复3次，所得固体60℃下真空干燥，得到所述碳量子点。
[0028]本专利技术还提供一种如上所述的碳量子点在细胞成像中的应用，具体成像方法为：
[0029]将如上所述的碳量子点制备成浓度为20
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100μg/mL的碳点溶液；
[0030]将细胞置于培养皿中进行培养，然后吸去培养基，向培养皿中加入含有碳点溶液的新培养基，并共同孵育120分钟，再去除所有液体并用PBS洗涤3次，然后用多聚甲醛溶液固定，孵育15分钟，最后通过共聚焦显微镜对细胞进行荧光成像。
[0031]本专利技术还提供一种如上所述的碳量子点在溶酶体定位中的应用，具体方法为：
[0032]将如上所述的碳量子点制备成浓度为20
‑
100μg/mL的碳点溶液；
[0033]将活体细胞用碳点溶液预处理120分钟，然后通过共聚焦显微镜对细胞进行荧光成像。
[0034]本专利技术还提供一种如上所述的碳量子点在指纹识别中的应用，具体方法为：将该碳量子点粉末涂覆在需要进行指纹识别的表面，然后对该表面进行荧光成像，获取该表面上的指纹图像。
[0035]本专利技术还提供一种如上所述的碳量子点在生鲜食品运输时间的检测中的应用，具体方法为：生鲜食品封箱时，将该碳量子点加入装有水的密封管中，随生鲜食品一同运输，到货后，对密封管进行荧光检测，通过检测到的红色荧光强度判断生鲜食品的运输时间。
[0036]本专利技术的有益效果是：
[0037]本专利技术使用具有特殊非平面螺旋桨状构象的原料三苯胺(TPA)，合成了一种具有ICT(内电荷转移)和AIE(聚集诱导发射)属性的碳点T
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CDs，其不受聚集荧光淬灭效应的影响，在不同极性的溶液中具有可调节的多色发射；T
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CDs具有蓝色和红色双荧光发射，当溶解在溶剂中时，由于分子内的活跃旋转，碳点发出轻微的蓝色荧光；当T
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CDs遇到足够的水并随着时间的推移聚集时，分子内的旋转受到高度阻碍，碳点会呈现出明亮的红色荧光；
[0038]本专利技术的碳点，利用其荧光特性可在细胞成像、溶酶体定位、指纹识别等领域中进行应用；
[0039]本专利技术的碳点具有制备方法简单、原料廉价、细胞毒性低，成像效果好等特点，可实现规模化生产。
附图说明
[0040本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有聚集诱导荧光效应的碳量子点，其特征在于，其通过以下步骤制备得到：1)将三苯胺溶于冰醋酸中超声处理，得到混合物；2)将所述混合物转移到反应釜中，加热下反应；3)反应结束后冷却至室温，然后将反应产物加入到去离子水中，得到浑浊液；4)将所述浑浊液进行超声处理后离心，所得固体真空干燥，得到所述碳量子点。2.根据权利要求1所述的具有聚集诱导荧光效应的碳量子点，其特征在于，所述碳量子点在聚集状态时，于激发光下显示红色荧光；在分散状态时，于激发光下显示蓝色荧光。3.根据权利要求1所述的具有聚集诱导荧光效应的碳量子点，其特征在于，其通过以下步骤制备得到：1)将三苯胺溶于冰醋酸中，超声处理2
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10分钟，得到混合物；2)将所述混合物转移到反应釜中，150
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250℃下持续反应6
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24个小时；3)反应结束后冷却至室温，然后将反应产物加入到去离子水中，得到浑浊液；4)将所述浑浊液超声处理3
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10分钟后在8000
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12000rpm下离心3
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15分钟，重复2
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4次，所得固体40
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80℃下真空干燥，得到所述碳量子点。4.根据权利要求3所述的具有聚集诱导荧光效应的碳量子点，其特征在于，所述步骤3)中反应产物与去离子水的体积比控制为1:1。5.根据权利要求4所述的具有聚集诱导荧光效应的碳量子点，其特征在于，其通过以下步骤制备得到：1)将三苯胺溶于冰醋酸中，超声处理3分钟，得到混合物；2)将所述混合物转移到反应釜中，200℃下持续反应12个小时；3)反应结束后冷却至室温，然后将反应产物加入到去离子水中，得到浑浊液；4)将所述浑浊液超声处理5分钟后在10000rpm下离心5分钟，重复3次，所得固体60℃下真空干燥，得到所述碳量子点。6.根据权利要求5所述的具有聚集诱导荧光效应的碳量子点，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅茜，寇馨月，董文飞，李力，葛明锋，常智敏，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：