[发明专利]一种L‑鸟氨酸盐酸盐碳点的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种L-鸟氨酸盐酸盐碳点的制备方法。

背景技术

碳点(Carbon Dots,CDs)是近年来出现的一种新型荧光碳纳米粒子，是一种近似球型且直径<10nm的零维半导体纳米晶体，由极少分子或是原子组成的纳米团簇。碳点通常由C，H，O，N 4种基本元素组成，碳点荧光强而稳定，耐光漂白，无光闪烁现象；分子量和粒径都很小，生物相容性好，毒性低，激发光谱宽而连续，其特有的量子尺寸效应使其光学性质具有随粒径大小而变化的特性，这种特性使其荧光发射光谱在可见光到近红外光区范围内可调，是一种非常好的荧光标记与成像试剂。在生物检测、生物成像、药物传递等方面显示出广泛的应用前景。目前研究的重点集中在寻找更快捷、简便的制备方法及如何有效利用碳点的荧光特性以拓宽其应用领域。

近年来，通过简单、绿色环保的方式，各种廉价的原料成功用于碳点制备。为提高碳点的荧光量子效率，早期的相关研究主要通过有机溶剂钝化来实现。有机钝化试剂昂贵，且后续纯化处理复杂，限制了其大规模的实际应用。通过掺杂氮元素可提高碳点的荧光量子产率。氨基酸为构成人体最基本的物质之一，含有氨基、羧基等活性基团，是合成碳点的优良的原料。

发明内容

本发明以鸟氨酸盐酸盐为碳源，采用便捷的一步水热法合成稳定的碳点，具体步骤为：

(1)将浓度为2.5％的L-鸟氨酸盐酸盐溶液与聚四氟乙烯按照体积比1:5的比例混合；

(2)将混合液置于反应釜中，旋紧上盖，置于烘箱中在120℃-220℃加热4-12小时后冷却至室温；

(3)将制得的溶液用微孔滤膜过滤后，SephadexG25柱层析进行分离纯化；

(4)将纯化液以-50℃至-110℃经真空冷冻干燥12-24小时得到固体粉末，即为L-鸟氨酸盐酸盐碳点(ORN-CDs)。

步骤(2)的烘干温度可以是120℃、140℃、160℃、180℃、200℃。

步骤(3)所使用的微孔滤膜直径为0.22μm。

附图说明

图1为L-鸟氨酸盐酸盐碳点的形态表征图

图2为L-鸟氨酸盐酸盐碳点的粒径分布图

图3为L-鸟氨酸盐酸盐碳点的FTIR图

图4为L-鸟氨酸盐酸盐碳点的光谱表征图

图5为L-鸟氨酸盐酸盐碳点水溶液自然光和紫外灯颜色对比图

图6为L-鸟氨酸盐酸盐碳点的荧光发射峰位置和强度与激发波长关系图

图7为L-鸟氨酸盐酸盐碳点的抗盐能力图

图8为L-鸟氨酸盐酸盐碳点在不同pH的BR缓冲溶液中荧光强度图

具体实施方式

称取0.25g L-鸟氨酸盐酸盐溶解于10ml超纯水中，搅拌后为澄清透明的溶液。将溶液倒入50ml聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，旋紧上盖，置于烘箱中200℃反应4h后自然冷却至室温。将制得的棕黄色透明溶液用0.22μm孔径的微孔滤膜过滤后，采用SephadexG25柱层析分离纯化，10ml溶液上样后，收集在紫外灯照射下呈蓝色荧光的淡黄色溶液50ml，再经真空冷冻干燥-110度12小时获得淡黄色的固体粉末0.15克。

1.碳点表征

硫酸奎宁溶解于0.1M的硫酸溶液中(量子产率为0.54)作为参比溶液，通过测量碳点稀溶液和硫酸奎宁稀溶液在同一激发波长下的积分荧光强度和该激发波长下的吸光度值(吸光度均小于0.1)，然后按下列公式计算碳点的荧光量子产率：

公式中的QY表示量子产率，下标x和s分别表示待测碳点样品和参比物质硫酸奎宁，F表示荧光发射峰面积，A表示激发波长下的吸光度值，η是溶剂的折射率(均为1.33)。

结果：由图1中可以看出，碳点近似球形，由图2中可以看出，粒径分布范围为1-4nm，尺寸较均一，平均粒径为2.91nm。图3为ORN-CDs的FTIR图谱，3315cm-1处有明显的吸收峰，对应于氨基基团中N-H伸缩振动；2904cm-1和1441cm-1处有明显的吸收峰，对应C＝C的伸缩振动；2500cm-1到2700cm-1间宽的吸收峰对应O-H的伸缩振动。这些含氧基团的存在说明碳量子点有很好的水溶性。