[发明专利]一种高荧光量子产率氮掺杂碳点及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高荧光蓝色氮掺杂碳点，它以有机酸为碳源、酰胺类化合物为氮源，进行微波处理制备而成。本发明采用简单的微波合成工艺，涉及的制备方法简单、反应时间极短，且原料用量少、来源广，成本低，适合推广应用；所得氮掺杂碳点荧光量子产率高，并可对银离子表现出优异的选择性和灵敏性，在重金属水质污染及生物检测等领域具有重要的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种高荧光量子产率氮掺杂碳点及其制备方法和应用。

背景技术

鉴于重金属离子对人类健康和环境的严重危害，重金属离子检测逐渐成为世界范围内的一个重要问题。最近，银作为一种主要重金属，被用作装饰和材料广泛应用于电子、医药等行业。然而，最近研究表明银纳米粒子的抗菌活性可能归因于有毒的银离子，银离子已被归类为最高毒性的重金属离子之一。

目前，银离子检测技术主要包括原子吸收光谱(AAS)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、表面增强拉曼散射、流动注射分析和溶出伏安法等。这些检测技术虽具有较高的敏感性和选择性，但通常需要繁琐的样品制备和预浓缩程序，并需要配备昂贵的仪器和专业人员，不适合用作实时和现场检查的便携式设备。相比之下，荧光传感检测技术具有很高的潜力，可以高通量检测现场Ag⁺离子。

此外，纳米技术的快速发展为荧光传感器的灵敏度和选择性提供了新的性能机会。荧光传感基于分析物诱导的荧光团的物理化学性质的变化，例如荧光强度、寿命和各向异性，其与电荷转移或能量转移过程有关。然而，与其他金属离子荧光传感器相比，已报道相对较少的Ag⁺离子荧光传感器。目前，用于Ag离子的大多数荧光传感器均存在毒性大、生物相容性差、检测特异性差、合成工艺复杂、制备成本昂贵、副产物多等缺点：如现有的氮掺杂或氮硫掺杂碳点多用于检测生物硫醇，而检测银离子的荧光探针相对较少(如Zhang S,LinB,Yu Y,et al.A ratiometric nanoprobe based on silver nanoclusters andcarbon dots for the fluorescent detection of biothiols[J].SpectrochimicaActaPartA:Molecular andBiomolecular Spectroscopy,2018,195:230-235)；用于检测银离子的氮掺杂或氮硫掺杂碳点同时也能检测汞离子，特异性差(如Onepotsynthesis of highly fluorescent N doped C-dots and used as fluorescent probedetection for Hg²⁺,and Ag⁺,in aqueous solution[J].Sensors&ActuatorsB Chemical,2017,243:244-253)少数能用于专属性检测银离子的探针，多采用水热合成，不仅反应时间长并且原料昂过，副产物多(如“一种用于检测银离子和巯基丁二酸的碳点的制备方法及其应用”)副产物多需多步除杂步骤，不易操作。

因此，进一步开发绿色、廉价、简便且高效稳健的银离子检测技术，具有重要的研究和应用意义。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种高荧光量子产率氮掺杂碳点，可实现重金属Ag⁺的简便、高效痕量检测，且涉及的制备方法简单、合成时间极短，可为重金属离子检测技术提供一条全新思路。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高荧光量子产率氮掺杂碳点，其制备方法包括如下步骤：

1)将柠檬酸和谷氨酰胺研磨均匀，得混合粉末；

2)将混合粉末进行微波处理，得前驱体溶液；