[发明专利]一种钡离子掺杂碳量子点的制备及得到的碳量子点与应用

说明书

本发明公开了一种钡离子掺杂碳量子点的制备及得到的碳量子点与应用，其中，将碳源、氮源和钡源分散于有机溶剂中，进行溶剂热反应，得到所述钡离子掺杂碳量子点；其中，所述制备方法简单，无需引入复杂的官能团进行有机反应，而仅是简单的混合加热反应，适用于工业应用；并且，得到的钡离子掺杂碳量子点具有非常高的荧光量子产率，最高可达96.7％；同时，钡离子掺杂碳量子点在有机溶剂中荧光性能良好，但在加入少量水后荧光强度即有明显淬灭，因此可用于有机溶剂中水含量的检测，检测限可到0.01％。

技术领域

本发明涉及纳米荧光材料领域，尤其涉及碳量子点，特别地，涉及钡离子掺杂碳量子点的制备及得到的碳量子与应用。

背景技术

随着纳米技术的快速发展，新型纳米荧光材料以其制备简单、耐光漂白、灵敏度高、动态范围广等优势而被广泛应用于细胞标记、细胞成像、医疗诊断、分析检测等领域。新型纳米荧光材料主要包括两大类：半导体量子点和碳量子点，其中碳量子点具有与半导体量子点相似的荧光性能，同时还具有半导体量子点所不具有的毒性低及生物相容性好的优点，因此受到广泛关注。

碳量子点是指以碳元素为主要成分的在尺寸上小于10nm的类球形的纳米颗粒。截止目前，研究人员以不同的碳单质及有机物为前驱体采用不同的制备方法制备出了性能各异的荧光碳量子点。理论上讲，只要含有碳元素就可以作为碳量子点的前驱体，煤，苹果，树叶，头发，面粉，蛋壳膜，豆浆，果汁等均可以用于制备碳量子点。碳量子点的制备方法主要包括“自上而下”和“自下而上”两种方法。所谓“自上而下”法指的是将大块碳材料通过电弧切割、激光消融等方法打碎成10nm以下的碳材料；而“自下而上”法则是选取不同的小尺寸前驱体，经化学反应慢慢长大成10nm以下的碳纳米颗粒。

但是，在现有的制备方法中，普遍存在碳量子点的量子产率低的问题，这在一定程度上限制了碳量子点的应用。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，采用碳源氮源、和钡源在有机溶剂中反应，得到一种钡离子掺杂碳量子点，所述钡离子掺杂碳量子具有尺寸均一、荧光量子产率高(最高可达96.7％)的优点，并且，所述钡离子掺杂碳量子点在有机溶剂中荧光性能良好，但在加入少量水后荧光强度即有明显淬灭，因此可用于有机溶剂中水含量的检测，从而完成本发明。

本发明的目的之一在于提供一种钡离子掺杂碳量子点的制备，具体体现在以下几个方面：

(1)一种钡离子掺杂碳量子点的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：

步骤1、将碳源、氮源和钡源加入有机溶剂中，形成前驱体溶液；

步骤2、将步骤1所述前驱体溶液置于反应釜中，进行反应，优选反应结束后冷却；

步骤3、进行后处理，得到钡离子掺杂碳量子点。

(2)根据上述(1)所述的制备方法，其中，在步骤1中，所述碳源选自含碳元素的有机物；优选地，所述碳源选自含有-COOH和/或-COONa的有机物，例如含-COONa的有机物；更优选地，所述碳源选自柠檬酸钠、柠檬酸、草酸和草酸钠中的一种或几种，例如柠檬酸钠。

(3)根据上述(1)或(2)所述的制备方法，其中，在步骤1中，所述氮源选自含氮元素的有机物，优选选自乙二胺和/或尿素，例如尿素。

(4)根据上述(1)至(3)之一所述的制备方法，其中，在步骤1中，所述钡源选自钡离子盐类，优选选自氯化钡、硫酸钡和醋酸钡中的一种或几种，例如氯化钡。

(5)根据上述(1)至(4)之一所述的制备方法，其中，在步骤1中，所述有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、乙醇、四氢呋喃和四氯化碳中的一种或几种，优选选自苯、甲苯和二甲苯中的一种或几种，例如甲苯。

(6)根据上述(1)至(5)之一所述的制备方法，其中，在所述前驱体溶液中，