[发明专利]一种双发射荧光碳点及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种双发射荧光碳点及其制备方法和应用。碳点制备步骤：1)将称取一定质量的菠菜液的固体粉末溶解在二次水中，然后向溶液中加入乙二胺，充分搅拌，超声得到澄清溶液；菠菜液的固体粉末、二次水和乙二胺的质量比为5‑20：100：8‑10；2)将上述溶液转移至水热反应釜中，在120℃下反应8h；3)取出反应釜，自然冷却，过滤去除不溶物得到澄清的溶液，通过500‑1000Da的透析袋，在玻璃容器中透析处理1天，每隔4小时换一次水，即得到纯净的碳点的水溶液；4)将上述水溶液冷冻干燥后得到目标碳点。本发明制备方法简单，原料来源广泛，所得碳点光学性质稳定，生物相容性好，该碳点可用于比率荧光连续检测Pb²⁺和PPi，也可用于纸质传感检测Pb²⁺和PPi。

技术领域

本发明涉及荧光碳点，具体是一种双发射荧光碳点及其制备方法，以及将该碳点作为比率荧光在检测铅和焦磷酸中应用。

背景技术

铅(Pb²⁺)作为最危险的重金属离子之一，极低的浓度下也会对人类造成严重的身体损害，特别是在儿童中，通过与酶或蛋白质的巯基键合而在体内积累，对脑、神经和心血管造成了不可逆的损伤。因此，一种方便，快捷的方法非常需要。焦磷酸盐(PPi)作为一种最重要的生物阴离子，在生物代谢过程中发挥着重要作用，不仅是生物体内ATP水解的产物，且参与DNA复制过程。因此，PPi的识别在一些疾病研究中已经变得很重要。PPi的当前分析包括酶分析，高效液相色谱，质谱，原子吸收光谱，电感耦合等离子体原子发射光谱法，毛细管电泳和电化学技术。然而，这些方法存在着一些不可避免的缺陷，如昂贵复杂的仪器设备、操作复杂、费时，从而限制了其应用。目前迫切需要发展一种快速、简单的方法来检测Pb²⁺和PPi。

近年来，碳点作为新型功能碳纳米材料，拥有优越的光学性能、良好的生物相容性、低毒性等性质受而受到极大的关注和广泛的研究，而且具有合成方便、易于修饰、发光范围可调、荧光量子效率高、光稳定性好、易于功能化、价廉、易大规模合成等巨大优势，并且基本上无毒性，更符合细胞标记和生物医学成像的需要。因此，碳量子点在金属离子和小分子荧光探针、生物传感、生物分析等领域体现出重要的应用价值。但目前大多数探针基于碳点的单发射的荧光，相比于单发射波长碳点，双发射的碳点作为比率荧光探针，能够克服来自与待测物无关的因素的干扰，从而提高了测定方法的准确度和灵敏度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双发射荧光碳点及其制备方法，碳点制备方法简便、设备简单、绿色环保；所制备的双发射荧光碳点可应用于检测Pb²⁺和/或PPi。

本发明提供的一种双发荧光碳点的制备方法，包括如下步骤：

1)将称取一定质量的菠菜液的固体粉末溶解在二次水中，然后向溶液中加入乙二胺，充分搅拌，超声得到澄清溶液；菠菜液的固体粉末、二次水和乙二胺的质量比为5-20：100：8-10；

2)将上述溶液转移至水热反应釜中，在120℃下反应8h；

3)取出反应釜，自然冷却，过滤去除不溶物得到澄清的溶液，通过500-1000Da的透析袋，在玻璃容器中透析处理1天，每隔4小时换一次水，即得到纯净的碳点水溶液；

4)将上述碳点水溶液冷冻干燥后得到目标碳点。

所述的步骤1)中菠菜液的固体粉末、二次水和乙二胺的质量比优选为10：100：9。

上述方法制备的碳点可用于水溶液中检测Pb²⁺和/或PPi，也可以用于纸质传感检测Pb²⁺和/或PPi。

本发明具有以下有益技术效果：

(1)本发明合成步骤简单，不需要后续添加表面钝化剂进行处理，反应物在同一体系中进行碳化、聚合及表面修饰，即可得到目标碳点。