[发明专利]一种用微生物合成碳基点的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种用微生物合成碳基点的方法。

背景技术

碳基点通常是指尺寸小于10纳米的碳纳米颗粒，是由sp²杂化的碳结构组成，表面带有羧基、羟基等含氧官能团。碳基点由于其表面带有丰富的亲水性基团使其具有良好的水溶性。相比传统的半导体量子点，碳基点具有合成过程操作简单、成本低、毒性小、光学性能稳定、生物相容性好等优点，因此在化学传感、生物传感、生物成像等方面有潜在的应用价值。

目前已发展了多种以不同的碳源（如碳黑、柠檬酸、葡萄糖等）合成碳基点的方法，例如水热法、激光消融法、热解法、微波法、电化学氧化、超声处理法等。然而这些方法或多或少都存在一些不足，例如利用激光消融法合成碳基点的过程存在无选择性刻蚀的缺陷而导致有毒试剂的引入，同时也可能需要用到比较专业的仪器设备等无法避免的问题。因此，研制一种绿色、低能耗、环境友好型的方法来合成碳基点，如以植物为碳源在常温下利用细菌、真菌等微生物发酵制得具有荧光特性的碳基点，对于深入了解碳基点的性质具有实际意义，同时也为碳基点的合成方法提供了新的思路。

发明内容

本发明的目的在于针对目前现有技术的不足，提供一种制备具有荧光特性的碳基点的方法，该方法操作简单、成本低廉、绿色环保且产率较高。所获得的碳基点平面尺寸主要分布于8~15纳米，厚度主要分布于0.5~1.3纳米，表现出良好的荧光性质。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

以植物为原料，利用细菌、真菌等微生物使其发酵后，用蒸馏水清洗除去微生物，然后加入稀碱液浸泡，过滤后收集上滤液，最后通过透析提纯得到碳基点。

所述植物为玉兰树树叶、桂花树树叶、茶叶等不同种类植物中的一种。

所述细菌、真菌等微生物为曲霉属、黑曲霉、地丝菌属、枝孢属、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、鞘氨醇杆菌属中的一种或多种。

所述稀碱溶液为体积分数0.001~1mol/L的氢氧化钠溶液、氨水溶液、氢氧化钾溶液中的一种或多种，浸泡时间为5~150分钟。在碱性溶液中碳基点上的含氧官能团被充分解离，使碳基点带上负电荷，并最终被释放到溶液中。

所述通过透析提纯所用的透析袋为1000~3500分子量，透析时间为24~72小时。

一种如上所述利用微生物合成的碳基点，其平面尺寸分布于8~15纳米，厚度分布于0.5~1.3纳米，表现出良好的荧光性质。

本发明的显著优点在于：

本发明采用易得的植物为原料，通过在常温下用细菌、真菌等微生物发酵的方法制备水溶性碳基点。该制备方法原料易得，制备过程简单，无需外加能源及特殊的实验仪器设备，产率较高，所得的碳基点厚度均一，且平面尺寸也相对均一，所得的产物具有良好的荧光性质。

附图说明

图1为本方法所制备的碳基点的场发射透射电镜图（左）和原子力显微镜图（右）；插图为原子力显微镜图片中切线的高度曲线（右下）。

图2为本方法所制备的碳基点的红外吸收光谱。

图3为用本方法分别在单个和多个菌种发酵下所制备的碳基点的拉曼光谱。

图4-1为利用F1和F2发酵下所制备的碳基点在不同激发波长条件下的荧光发射光谱。

图4-2为利用F3和F4发酵下所制备的碳基点在不同激发波长条件下的荧光发射光谱。

图4-3为利用B1和B2发酵下所制备的碳基点在不同激发波长条件下的荧光发射光谱。

图4-4为利用B3和M发酵下所制备的碳基点在不同激发波长条件下的荧光发射光谱。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

将8份4.10克干茶叶用100度蒸馏水浸泡使其湿润，用滤纸过滤后将茶叶置于锥形瓶中，高压灭菌后，在无菌工作台中分别将曲霉属（F1）、黑曲霉（F2）、地丝菌属（F3）、枝孢属（F4）、枯草芽孢杆菌（B1）、巨大芽孢杆菌（B2）、鞘氨醇杆菌属（B3）7种真菌、细菌及这7种微生物按等量混合后（M）引入茶叶中（按常规接种量），塞上橡皮塞，在常温下发酵7天。将产物用蒸馏水过滤清洗3遍除去微生物，然后加入0.5mol/L的氢氧化钠溶液浸泡100min，过滤后收集滤液，最后通过3500分子量的透析袋透析36小时进行提纯，得到碳基点。