[发明专利]一种绿色快速合成碳量子点的方法、碳量子点及其应用

说明书

本发明公开了一种绿色快速合成碳量子点的方法、碳量子点及其应用。与目前碳量子点的制备方法相比，本发明通过聚焦太阳光高温灼烧指甲制备碳量子点，具有节能快速高效的优点；本发明创造性地以回收的指甲为原料，所需的指甲原料来源广泛，利用回收的指甲制成碳量子点，变废为宝；该碳量子点呈蓝光，而且时间稳定性非常好，在4℃环境下储存一个月，荧光强度只降低3％，具有很好的光稳定性；该碳量子点在强酸、强碱及双氧水、次氯酸钠等极端环境中依然具有很好的光稳定性；本发明提供的蓝光的碳量子点具有很高的专一性，选择性对铁离子响应，仅Fe³⁺可以淬灭碳量子点的荧光，本发明提供的碳量子点对的Fe³⁺检测限位达到3.6nM。

技术领域

本发明涉及离子检测技术领域，特别涉及一种绿色快速合成碳量子点的方法和应用。

背景技术

碳量子点具有优异的稳定性、低毒性及光稳定性等等优点，因此吸引了大量科研工作者的兴趣。目前，碳量子点在生物标记、生物成像、荧光检测、LEDs、传感器、光催化、太阳能电池及电子器件等领域均被广泛应用。与其它无机量子点相比，碳量子点具有低毒性及环境友好，是未来的明星材料。同时，碳量子点的原料来源广泛，从实验室的柠檬酸、乙二胺四乙酸、尿素、乙二胺等到生活中的蔬菜、水果、树叶、果汁等都可以作为碳量子点的原料。但是，目前的碳量子点的制备方法包括水热法、微波法、激光灼烧法等等，这些方法需要消耗大量能量才能合成碳量子点，不符合节能减排的要求。而且通过现有碳量子点的原料及制备方法制得的碳量子点还存在耐强酸强碱以及强氧化性差的缺陷。

指甲属于角蛋白类，是外胚层细胞的结构蛋白，它的物理性质十分稳定，必须经高温、高压、酸、碱或酶处理，变成短肽或游离氨基酸，才能被畜禽利用，因此，目前指甲的回收利用价值还没有被开发，而且也没有将指甲为原料制备碳量子点的相关报道。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种绿色快速合成碳量子点的方法及应用，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

第一方面，本发明提供的一种绿色快速合成碳量子点的方法，包括如下步骤：

(1)将指甲置于乙醇的水溶液中，超声处理后烘干得到预处理后的指甲；

(2)将预处理后的指甲放入锡纸漏斗中，利用聚光镜聚焦太阳光使聚焦后的光斑对准预处理后的指甲1～5分钟，得到黑色焦炭状固体；

(3)将灼烧后得到的黑色焦炭状固体溶于去离子水中，经超声处理得到碳量子点原溶液，对所得的碳量子点原溶液进行过滤、离心，得到碳量子点溶液；

(4)将所得的碳量子点溶液用透析袋透析12～36小时后，经冷冻干燥得到碳量子点。

优选的，所述步骤(1)中，所述乙醇的水溶液中乙醇和水的体积比为0.5～2:1。

优选的，所述步骤(1)中，所述超声处理的条件为：超声功率为200～500W，超声处理次数为1～5次，每次超声处理的时间为10～30分钟。

可以理解的是，本发明所述的指甲是指回收自哺乳类动物长于肢体指前端的由皮肤角质层硬化的一层硬物，所述哺乳类动物选自人、猪、羊、牛、狗、猫中的任意一种。

优选的，所述步骤(1)中，所述指甲的质量与所述乙醇的水溶液的体积的比为1:10～30g/ml。

优选的，所述步骤(1)中，所述烘干的条件为：温度为60～80℃，时间为4～12小时。

优选的，所述步骤(1)的指甲的质量与与所述步骤(3)的去离子水的体积的比为1:30～50g/ml。

优选的，所述步骤(3)中，所述超声处理的条件为：超声功率为200～500W，超声处理的时间为10～30分钟。