[发明专利]一种绿色荧光碳量子点和其制备方法、应用

说明书

本发明提供一种绿色荧光碳量子点，其含有C，N，O，S四种元素且N、S掺杂，表面含有羟基、氨基和羧基官能团，粒径为1‑4nm之间、高度为0.75‑3.25nm之间、晶格为0.21nm。其制备方法包括以下步骤：(1)称取木质素磺酸钠和对苯二胺，量取乙醇，通过超声将这三种物质混合均匀，得到混合溶液；(2)将上述混合溶液倒入50mL反应釜中，在200℃下反应9h；然后将所得混合液在离心机中离心8min。本发明制备了一种荧光检测装置，可以快速准确检测水中的Fe³⁺、Ag⁺、N‑N二甲基甲酰胺、乙醇，且合成方法简单，制备过程环保、不会对环境产生危害，检测操作高效便捷。

技术领域

本发明涉及一种碳量子点的合成技术领域，尤其涉及碳量子点检测水中Fe³⁺、Ag⁺、N-N二甲基甲酰胺、乙醇的技术领域。

背景技术

铁是生物体系中不可或缺的金属离子之一，在酶催化和氧转运都发挥着重要的作用。不正常的铁离子浓度变化会引起多种疾病，例如贫血、心脏疾病、智力下降、肥胖等。银的离子以及化合物对某些细菌、病毒、藻类以及真菌显现出毒性，但对人体却几乎是完全无害的。但是银离子是重金属，会中毒，在手上会发白，主要是重金属造成蛋白质变性。因此，铁离子和银离子浓度的检测对早期确诊这些疾病有着重要的意义。有机溶剂是一大类在生活和生产中广泛应用的有机化合物，分子量不大，常温下呈液态。有机溶剂对人体有许多害处，如神经毒性，血液毒性，肝肾毒性，皮肤黏膜刺激等。因此，检测有机溶剂对人体健康有着重要的意义。

传统的分析离子的方法有很多，比如电感耦合，原子吸收光谱法等离子质谱法。但是这些分析方法通常需要精密昂贵的仪器，因而影响了这类分析方法在实际中的应用。荧光传感技术由于其在检测重金属离子方面表现出的较高灵敏度和较快检测速度而成为了一种新兴的检测技术，同时荧光传感技术还具有低值，易操作，简便和选择性高的优点。而碳量子点在检测有机溶剂这方面还十分欠缺。

近年来，荧光碳基材料已经引起了广泛的关注，它主要包括碳量子点、石墨烯量子点和富勒烯。碳量子点作为荧光碳基材料的一员，由于其具有良好的光电性能和化学性质，在光催化，传感器，印刷油墨，药物传输，生物成像和环境监测等方面引起了科学家的广泛关注，因而可以考虑利用碳量子点作为传感器检测离子和有机溶剂。而目前碳量子点的制备主要分成两类，一类是自上而下法，另一类是自下而上法，主要包括化学氧化法、超声法、微波辐射法和激光烧蚀法，然而这些方法大多比较复杂，所用试剂毒性大，且合成的设备成本比较高，得到的成品也会对环境产生一定程度的污染。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的第一目的是提供一种绿色荧光碳量子点，其含有C，N，O，S四种元素且N、S掺杂；表面含有羟基、氨基和羧基官能团；粒径为1-4nm、高度为0.75-3.25nm、晶格为0.21nm。

本发明的第二目的是提供一种绿色荧光碳量子点的制备方法，包括以下步骤：(1)称取10-20mg的木质素磺酸钠和10-20mg对苯二胺，量取10mL的乙醇，通过超声将这三种物质混合均匀，得到混合溶液；(2)将上述混合溶液倒入反应釜中，在180-200℃下反应3-9h；然后将所得混合液在离心机中离心分离，去掉杂质，获得最终产物。

本发明第三目的是提供一种荧光检测装置，其内腔大小为1×1×2cm³的微型石英槽组成5×5的微槽阵列，微槽内部有30-100μL碳量子点溶液。

本发明的第四目的是提供一种绿色荧光碳量子点在检测水中Fe³⁺、Ag⁺、N-N二甲基甲酰胺和乙醇的应用。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：