[发明专利]一种绿色荧光碳量子点、制备方法及其应用

说明书

本发明属于碳纳米材料技术领域，公开了一种绿色荧光碳量子点、制备方法及其应用，所述方法包括：(1)将2,3‑二氨基吡啶分散于有机溶剂中，得到前驱体溶液；(2)将所述前驱体溶液置于反应釜中反应即得包含所述绿色荧光碳量子点的溶液；(3)分离提纯包含所述绿色荧光碳量子点的溶液得到所述绿色荧光碳量子点。本发明以2,3‑二氨基吡啶为反应原料，利用溶剂热一步反应制得所述碳量子点，反应速度较快，且副产物和中间产物较少，原料易得且用量极少，成本低，可重复性好，量子产率高达21％。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种绿色荧光碳量子点、制备方法及其应用。

背景技术

亚硝酸盐是广泛存在于自然环境中的一种化学物质，由于它能防止细菌生长，所以常用于食品工业中作为食品添加剂，如粮食与蔬菜等食品中都含有一定量的亚硝酸盐。世界卫生组织和欧盟委员会食品科学委员会将亚硝酸盐每天摄入的最大量为0.07mg/Kg，过量的亚硝酸盐进入人体血液，会将含Fe(II)的正常血红蛋白氧化为含Fe(III)的高铁血红蛋白，进而使得正常的血红蛋白失去携氧能力，严重会令脑部缺氧，甚至导致死亡。此外，亚硝酸盐还能与仲胺、叔胺和酰胺等反应，生成强致癌物亚硝胺。因此，对食品中亚硝酸盐的定量分析具有非常重要的意义。

传统检测亚硝酸盐的方法有电化学法、紫外分光光度法和电感耦合等离子体质谱法等，然而，这些方法需要对样品进行预处理，所用检测仪器或试剂昂贵、运行时间长、灵敏度不高。相对于传统检测方法，荧光检测方法在高选择性、高灵敏性以及操作简单方面展示了独特的优势，但传统的荧光检测会使用到有机小分子荧光染料，该类染料存在易分解和抗漂白性差等缺陷。与之相比，碳量子点具有良好的化学稳定性和光稳定性，且其具有良好的水溶性、较低的毒性等优点，能很好地用于化学传感器。如：通过检测在外界物理或化学环境下荧光强度的改变，碳纳米点可以用来检测多种物质，例如葡萄糖、铜离子、银离子、铅离子等。

目前，碳量子点发出的光大多为蓝色荧光，其波长较短，而生物组织的自体荧光多为蓝色，因此该类碳纳米点在应用于生物成像时不利于靶信号与背景信号的区分；此外，蓝色光对组织的穿透性较差，限制了体内深层组织的光学成像，进而限制了碳量子点在生物学中的应用。为此，中国专利CN106829920A公开了一种绿色荧光碳量子点材料及其制备方法，所述绿色荧光碳量子点材料在360～440nm的波长激发下，绿色荧光碳量子点的发射波长在510～525nm之间，其是由一定体积比的植酸、蒸馏水和乙二胺在高压反应釜中经碳化反应得到，其中植酸为碳源，乙二胺为氮原子掺杂剂。该公开的技术是通过掺杂氮原子来调整碳量子点的发光行为，进而提高其发光能力，然而，上述技术对杂原子掺杂量的调控必须通过控制前驱体中各混合物组分的含量来实现，一旦碳源与掺杂剂的配比稍有不同，可能就会导致不同的发光行为，导致该方法的可重复性及稳定性较差。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服中现有的碳量子点因依赖多种小分子有机化合物组成的混合物作为前驱体存在稳定性较差的问题，从而提供一种操作简单、荧光效率高且稳定性好的绿色荧光碳量子点制备方法；进一步地，本发明还提供了利用上述方法制备的绿色荧光碳量子及其应用；同时，本发明还提供了包含所述绿色荧光碳量子点的试剂盒。

为此，本发明提供了一种制备绿色荧光碳量子点的方法，包括以下步骤：

(1)将2,3-二氨基吡啶分散于有机溶剂中，得到前驱体溶液；

(2)将所述前驱体溶液置于反应釜中反应即得包含所述绿色荧光碳量子点的溶液；

(3)分离提纯包含所述绿色荧光碳量子点的溶液得到所述绿色荧光碳量子点。

进一步地，所述分离提纯包括，对所述绿色荧光碳量子点的溶液进行离心，以除去沉淀。

进一步地，所述分离提纯还包括，将离心除去沉淀后的绿色荧光碳量子点的溶液置于截留分子量为800～1200Da的透析袋中透析处理至少3天、冷冻干燥透析袋中溶液至干，得所述绿色荧光碳量子点。