[发明专利]一种手性碳量子点及其制备方法

说明书

本发明涉及一种手性碳量子点，是以反应活性较高的L‑抗坏血酸为碳源和手性源，乙二胺为氮源，在90～140℃下水热反应2～6h制备的碳量子点固体粉末。本发明制备的手性碳量子点不仅具有良好的水溶性，还兼具手性特征和荧光特性，在340～440nm激发光照射下具有荧光发射，荧光发射峰位于430～510nm，在250nm和290nm附近具有手性信号，且250nm处的手性信号较强，在手性识别、手性检测等方面具有应用前景。

技术领域

本发明属于荧光发光材料技术领域，涉及一种碳量子点，特别是涉及一种具有手性的碳量子点材料，以及该碳量子点的制备方法。

背景技术

在碳量子点作为一种新型碳纳米材料被命名之前，由洋葱状富勒烯或碳纳米管等引起的荧光发射就已经被发现。这些材料的粒径很小，一般在10nm以下，具有水溶、易于官能化、化学惰性、光致发光、毒性低、生物相容和抗漂白等特性，使得它们在光电、生物成像、生物传感、药物传递、太阳能技术和光伏领域具有重要的应用前景。

碳量子点的制备方法通常分为两类，“自上而下”的碳源裂解法和“自下而上”的有机物碳化法。碳源裂解法主要包括电弧放电、激光烧蚀、电化学氧化等方法，有机物碳化法主要包括水热、超声或微波辅助等方法。

碳量子点的制备方法多种多样，每种方法各有优缺点。如激光烧蚀法简单、快速，但对仪器和设备要求高，不适合大规模生产应用；微波法高效快速，但由于仪器装置功率的限制，难以大规模工业化生产。水热法具有成本低、产率高、后处理简单等优势，己广泛应用于碳量子点制备领域。

手性是自然界中有趣和普遍存在的现象之一，其在化学、生物学、药理学和药学等领域扮演着重要的角色，使其在手性识别、手性检测、不对称催化及手性分离等方面成为一个重要的因素。

将手性应用于荧光材料中，尤其拓宽了荧光材料在生物领域的应用。具有不同立体结构的手性材料具有不同的生物效应，而利用荧光则可以实时监测手性材料在细胞内的状态。

发展手性碳量子点，制备出同时具有荧光和手性性能的碳量子点，可以使碳量子点在手性识别、手性检测、手性传感方面具有更广泛的应用。

目前手性碳量子点的制备方法主要分为一步法和两步法。其中，两步法是先制备碳量子点，再用手性配体进行修饰，得到手性碳量子点。Suzuki, Nozomu, et al.(ACSNano, 2016, 10(2): 1744-1755.)采用两步法合成了手性石墨烯量子点，但其不仅制备过程繁琐，而且合成条件苛刻。

一步法是将碳源和手性配体置于同一体系中，或者直接以手性配体作为碳源，制得手性碳量子点。Zhang, Yalin, et al.(RSC Advances, 2016, 6(65): 59956-59960.)报道采用柠檬酸和L-/D-半胱氨酸为原料，一步水热法合成了手性碳量子点。一步法的制备过程简单，但要通过控制条件使手性继承到碳量子点中，而且合成手性信号较高的手性碳量子点的技术并不成熟，还处于科学研究中。

发明内容

本发明的目的是提供一种手性碳量子点，以及该手性碳量子点的制备方法，本发明制备的手性碳量子点兼具手性特征和荧光特性。

本发明所述的手性碳量子点是以反应活性较高的L-抗坏血酸为碳源和手性源，乙二胺为氮源，在90～140℃下水热反应2～6h制备的碳量子点固体粉末。

本发明所述的手性碳量子点是以水热法在相对较低的温度和较短的时间内合成的。在这一反应过程中，除了选用合适的原料外，还需要工艺条件的配合，不仅要保证碳源足够碳化合成碳量子点，还需要合成的碳量子点依然继承原料的手性特性，从而制成手性碳量子点。

其中，所述乙二胺的用量是L-抗坏血酸质量的45～50%。