[发明专利]一种超声合成强荧光碳点的方法及其强荧光碳点的应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米发光材料领域，具体涉及一种超声方法合成的强荧光碳点及其强荧光碳点应用。

背景技术

碳点是一种分散的、尺寸小于10nm的类球形荧光碳纳米颗粒，它具有优异的光学性能、良好的生物相容性、低毒性及廉价易得等优点，被广泛应用于生物标记、光电子器件、生物传感、生物检测、环境检测和催化等领域。

目前合成碳点的方法主要有两种，一是从上到下的合成方法，即利用电弧放电、激光以及电化学等手段直接从大块的碳材料或碳纳米管中获得；二是从下到上的合成方法，通过微波处理、化学氧化、有机炭化等手段从有机物中获得。前者往往需要严格的实验条件或特殊的能源，成本高，且获得碳量子点的荧光量子产率较少；后者通常会使用到危险药品浓酸，合成条件较为苛刻，所以也不利于持续并规模生产碳量子点。

中国发明专利(CN 101973541 A)和(CN 103160279 A)分别公开了一种制备碳点的方法。前者通过化学氧化、蒸发、中和、离心、超滤等五个步骤从活性碳中提取的碳点荧光性质良好且具有电致化学发光活性，然而该方法制备过程较复杂，合成条件苛刻，且有加热浓硝酸溶液等较为危险的步骤，不适宜广泛应用。后者以来源丰富、价廉易得的草木灰作为碳源，采用水热合成法一步合成了水溶性好、发光稳定、有良好的生物相容性的碳点，该方法克服了前者制备过程复杂的缺点，然而还是需要加热强酸溶液，较为危险。

发明内容

本发明针对以上不足，提供了一种制备工艺简单，制备条件温和，重复性好，易于推广的碳点制备方法，且合成出的碳点水溶性好、荧光性质良好，已成功应用于催化领域，具有广阔的应用前景。

本发明所采用的技术方案是：

一种超声合成强荧光碳点的方法，制备过程如下：

(1)以0.1～5mol/L的葡萄糖作为碳源制备混合液，在pH范围为1～14的环境下对所述混合液进行超声处理，处理时间为0.5～5h；

(2)在所述步骤(1)得到的混合液中加入0.1～5mol/L醇或氨基酸作修饰剂，在无机盐催化剂的催化作用下陈化1～48h，即得到强荧光的碳点水溶液。

优选地，所述修饰剂为甲醇、甘油、乙醇或半胱氨酸。

优选地，所述无机盐催化剂为硝酸银、氯化铜或者硫酸镁。

一种强荧光碳点的应用，所述强荧光碳点可用作过氧化氢酶来催化葡萄糖氧化。

本发明具有以下优点：

本发明制备强荧光碳点的方法，工艺简单，制备条件温和，具有良好的重复性好，易于推广；利用该制备方法制备得到的碳点水溶性好、荧光性质良好，已成功应用于催化领域，具有广阔的应用前景；同时本发明制备的碳点已成功代替过氧化物酶，使得含3,3',5,5'-四甲基联苯胺的过氧化氢溶液显色，可用于检测过氧化氢和葡萄糖。

附图说明

图1为本发明实施例1的制备得到碳点的荧光发射光谱图；

图2为本发明实施例2的制备得到碳点的紫外-可见吸收光谱图；

图3为本发明实施例2的制备得到碳点的透射电子显微镜图；

图4为本发明实施例3的制备得到碳点用于催化得到的紫外吸收光谱图。

具体实施方式

以下结合具体事例对本发明技术方案做进一步说明：

实施例1

(1)以1mol/L的葡萄糖作为碳源制备混合液，在pH为1的环境下对混合液进行超声处理2h；

(2)向步骤(1)所得混合液中加入1mol/L甲醇，在浓度为0.05mol/L氯化镁的催化作用下陈化6h，即得到强荧光的碳点水溶液。其荧光具有碳点特有的性质，发射光谱随激发光波长的变化而变化，参照图1。

将制备的碳点用作过氧化物酶，成功使得含3,3',5,5'-四甲基联苯胺的过氧化氢溶液显色，检测了过氧化氢和葡萄糖。

实施例2

(1)以3mol/L的葡萄糖作为碳源制备混合液，在pH为11的环境下对混合液进行超声处理5h；

(2)向步骤(1)所得混合液中加入1mol/L甘油，在浓度为100mmol/L硝酸银的催化作用下陈化12h，即得到强荧光的碳点水溶液。通过紫外-可见吸收光谱图中位于280nm处的碳点特征吸收峰及透射电子显微镜图，参照图2和图3，证明该方法制备出了碳点。

将制备的碳点用作过氧化物酶，成功使得含3,3',5,5'-四甲基联苯胺的过氧化氢溶液显色，检测了过氧化氢和葡萄糖。

实施例3

(1)以5mol/L的葡萄糖作为碳源制备混合液，在pH为7的环境下对混合液进行超声处理3h；