[发明专利]一种石油基碳量子点及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种石油基碳量子点及其制备方法与应用，所述方法包括以下步骤：(1)对石油基碳源进行碳化处理，得到碳化后的样品；(2)将所述碳化后的样品加入到酸液或双氧水中，得到碳化后的样品分散液；(3)对所述碳化后的样品分散液进行加热回流，回流结束后将其冷却，得到样品A；(4)将所述样品A的pH值调节至3‑10，得到石油基碳量子点粗产物；(5)将所述石油基碳量子点粗产物加入前躯体中进行水热反应，得到所述石油基碳量子点的溶液。由本发明制备方法制备得到的石油基碳量子点分布均匀，且荧光强度高。

技术领域

本发明涉及一种石油基碳量子点及其制备方法与应用，属于石油基高附加值利用及碳纳米材料技术领域。

背景技术

荧光碳量子点是2004年发现的一种以碳为骨架结构的新型碳纳米材料，其为直径小于10nm的准球形颗粒，具有低毒性、高生物相容性和优异的化学惰性。碳量子点作为新型的荧光碳纳米材料，也具有良好的发光性能和小尺寸特性。因此，在生物传感器、生物成像、细胞成像、标记和金属离子检测等领域有着良好的应用前景。

目前，制备碳量子点的原料主要有石墨、富勒烯、碳纤维、石墨烯、活性炭、油烟和一系列炭化后的天然植物等。石油作为优质碳材料原料，其具有固定碳含量高、芳香度大、灰分低、来源丰富、价格低廉等优点，在石油重质化日益严重的今天，如何合理、有效地开发利用重油资源，实现高附加值利用，一直是人们关注的重要课题之一，利用石油为原料生产高附加值碳材料，以实现其高效转化和利用已成为亟需解决的重大课题。

目前利用石油基制备荧光碳量子点的方法包括激光刻蚀法、水热法、电化学法、微波法等，但是这些方法在实施过程中受到各种限制，包括质量，产率和效率。中国专利CN104743545A虽然研究了石油焦基碳量子点的制备方法，但是其量子产率很低，并且仅通过一种元素氮对其进行掺杂，不能有效提高所制备碳量子点的荧光量子产率。

因此，提供一种绿色、直接的石油基碳量子点制备方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种石油基碳量子点的制备方法。

本发明的目的还在于提供由上述石油基碳量子点的制备方法制备得到的石油基碳量子点。

本发明的目的还在于提供所述石油基碳量子点在生物成像、细胞成像、光热成像、标记或金属离子检测中的应用。

为达到上述目的，本发明提供一种石油基碳量子点的制备方法，其包括以下步骤：

(1)对石油基碳源进行碳化处理，得到碳化后的样品；

(2)将所述碳化后的样品加入到酸液或双氧水中，得到碳化后的样品分散液；

(3)对所述碳化后的样品分散液进行加热回流，回流结束后将其冷却，得到样品A；

(4)将所述样品A的pH值调节至3-10，得到石油基碳量子点粗产物；

(5)将所述石油基碳量子点粗产物加入前躯体中进行水热反应，得到所述石油基碳量子点的溶液。

在一实施例中，该石油基碳量子点的制备方法所用石油基碳源、酸液或双氧水、前躯体的质量比为1:15-60:2-30。

在一实施例中，该方法还包括：对步骤(5)得到的石油基碳量子点的溶液进行纯化分离，以得到不同尺寸的石油基碳量子点。

在一实施例中，纯化分离所用设备包括切向流过滤系统(TFF)、硅胶柱、超重力系统或透析袋系统中的一种或几种的组合。其中，本领域技术人员可以根据现场作业所需要的石油基碳量子点的尺寸合理选择切向流过滤系统、硅胶柱、超重力系统或透析袋系统中的一种或几种的组合对石油基碳量子点的溶液进行纯化分离。