[发明专利]一种具有pH敏感性的双发射碳量子点及其有机复合薄膜、制备方法以及应用

说明书

本发明提供了一种具有pH敏感性的双发射碳量子点的制备方法，属于纳米材料技术领域。本发明以常见有机小分子为原料，改变了传统的生产工艺，利用溶剂热反应，制得了具有pH敏感性的双发射碳量子点，发射峰分别在445和555nm，在不同的pH环境下，不仅荧光强度会变化，荧光峰位也会变化，随着pH值的增加，555nm处的发射峰会减弱，445nm处的发射峰会增强，荧光由蓝绿色变为蓝色，便于应用于pH传感器及细胞荧光成像等领域，将其同有机高分子基质复合后制得的有机复合薄膜，能够用于酸、碱性溶剂或气体的荧光传感，进而能够进行食品检测。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种具有pH敏感性的双发射碳量子点及其有机复合薄膜、制备方法以及应用。

背景技术

碳量子点是一类直径小于10nm、准球形、单分散的新型碳纳米材料，由于碳量子点具有优异的水溶性、化学惰性、低毒性、易于官能团化和抗光漂白能力，使其逐渐成为碳纳米材料家族中的一颗新星。近年来，得益于碳量子点的荧光淬灭及恢复的特性，使其在分析检测领域展现出良好的应用效果。但是，碳量子点荧光探针目前仍然面临一些挑战。目前碳量子点荧光探针多被用于检测金属离子或有机小分子，对于其在pH传感领域的应用的报道较少，这极大地限制了它们在分析检测领域的应用。

虽然，碳量子点的制备已经取得了巨大进步，但大部分合成的碳量子点为单峰发射，而制备双峰发射碳量子点的方法却鲜有报道。此外，pH环境对于碳量子点的荧光发射影响较大，对碳量子点pH敏感性的探究有利于探究其荧光机理，进而开发其新应用，双发射碳量子点在pH传感器领域具有更广泛的应用前景，原因在于：通过对比碳量子点在不同pH环境下，双发射峰中不同发射峰位的强度比值，可以直接观察到荧光颜色的改变，而单峰发射的碳量子点却只改变了荧光强度，变化不易肉眼捕捉。如中国专利CN108195816A 公开了一种以间苯三酚为碳源微波快速合成碳点检测溶液pH的方法，该方法合成的碳量子点只在465nm处具有单一的荧光发射峰，限制了碳量子点的应用范围。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有pH敏感性的双发射碳量子点及其有机复合薄膜、制备方法以及应用。本发明提供的制备方法制得的碳量子点具有双发射峰，且对pH具有荧光敏感性，便于应用于pH传感器及细胞荧光成像等领域，能够用于酸、碱性溶剂或气体的荧光传感，进而能够进行食品检测，扩大了碳量子点的应用范围。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种具有pH敏感性的双发射碳量子点的制备方法，包括以下步骤:

将有机小分子、有机氮源和反应溶剂混合，得到反应混合液；

将所述反应混合液进行溶剂热反应，得到粗产物；

将所述粗产物依次经过滤、旋转蒸发、水中溶解及透析，得到在紫外光激发下具有pH敏感性的双发射碳量子点。

优选地，所述有机小分子、有机氮源和反应溶剂的用量比为 0.05～5g:0.05～5g:5～35mL。

优选地，所述有机小分子包括柠檬酸、抗坏血酸、葡萄糖、葡萄糖胺、甘氨酸、半胱氨酸、谷氨酸及苯丙氨酸中的一种或多种；所述有机氮源包括尿素、乙二胺、聚乙烯亚胺、甘氨酸、尿酸、酪氨酸、多巴胺及苯二胺中的一种或多种；所述反应溶剂包括水、乙醇、丙酮、四氯化碳、丙三醇、N,N- 二甲基甲酰胺及二甲基亚砜中的一种或多种。

优选地，所述溶剂热反应的温度为90～300℃，所述溶剂热反应的时间为 0.5～72h。

优选地，所述过滤采用的滤膜孔径为0.01～0.45μm。。

优选地，所述透析是以截留分子量为500～12000Da的透析膜进行，所述透析的时间为6～72h。