[发明专利]制备两种波段单光子和双光子荧光碳量子点的方法及应用

说明书

本发明提供了一种制备两种波段单光子和双光子荧光碳量子点的方法及应用，包括，配制邻苯二胺溶液或邻苯二胺与酸的混合溶液；将邻苯二胺或邻苯二胺混合溶液置于反应釜中加热，反应后得到产物，将产物经离心分离之后，得到同时具有单光子和双光子荧光发光特性的两种长波段荧光碳量子点。本发明上述制备方法简单经济，易于操作，一次制备两种长波段荧光发光的碳量子点，并具备长波段单光子和双光子荧光激发和发射的特性，在生物细胞和组织的荧光标记，活体成像等生物医学领域具备良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及荧光材料合成领域，具体地，涉及一种制备两种波段单光子和双光子荧光碳量子点的方法、应用。

背景技术

荧光纳米颗粒在生物医学、LED发光、金属离子检测重要领域具有良好的应用前景，然而，传统的有机荧光染料稳定性差，易发生光催化降解。半导体量子点材料，光稳定性好，荧光产率高，但是，其在水溶液中溶解性差，且含有Se、Te、Cd等重金属元素，会对人类的健康造成严重损害，也会造成环境污染，这严重限制了半导体量子点材料的应用范围。

碳量子点作为一种新型荧光纳米颗粒，具备可调的光致发光、水溶性强、稳定性好，生物毒性低等一系列优异的性能。该优点促使其相对于染料和半导体量子点具备在LED发光、生物荧光标记、金属离子探测等领域具备更好的应用前景，然而目前所制备的荧光碳量子点的发光仍存在着许多缺点，例如：碳量子点荧光发射仍需要短波长，甚至紫外波长激发；碳量子的发光多局限于蓝绿光等等短波长区域；碳量子点的光致发光多为短波长光源激发的单光子荧光发射；由于短波长发光在生物组织/水溶液中穿透性低、紫外激发易导致光损伤、光漂白等缺点，从而严重限制了碳量子点阻碍了其实际应用。

经检索发现，申请号为CN201910302426的中国专利，公开了一种蓝色荧光碳量子点及其制备方法和应用，然而该碳量子点的荧光激发波长为(λ_ex)为紫外光(381nm)，荧光发射波长(λ_em)为蓝光(467nm)，而短波长发光在生物组织/水溶液中穿透性低、紫外激发易导致光损伤、光漂白等缺点。申请号为CN201910302322的中国专利，公开了一种用烟草废水制备多色荧光碳量子点的方法，该方法制备的碳量子点，通过乙醇、去离子水、草酸和氢氧化钠溶液作为修饰剂分散碳量子点，可将荧光发射波长从蓝光区调至黄光区。但是，该量子点的波长变换需要在不同有机溶剂环境中得以实现，且均为短波长激发的单光子荧光发射。

因此，目前需要研发一种具备长波段单光子双光子荧光激发和发射的特性碳量子点。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种邻苯二胺制备两种波段单光子和双光子荧光碳量子点的方法及应用。

根据本发明第一个方面，提供一种制备两种波段单光子和双光子荧光碳量子点的方法，包括：

配制邻苯二胺溶液或所述邻苯二胺与酸的混合溶液；

将所述邻苯二胺溶液或所述混合溶液置于反应釜中加热，热解反应后得到产物，将所述产物经离心分离后，得到具有单光子和双光子荧光发光特性的两种长波段荧光碳量子点。

优选地，两种长波段荧光碳量子点的发光波长为550nm黄色荧光碳量子点和发光波长分别为620nm、630nm、680nm的红色荧光碳量子点。

优选地，所述酸为柠檬酸、醋酸、磷酸、盐酸、硝酸和硫酸钠中任一种。

优选地，在所述邻苯二胺溶液或所述混合溶液置于所述反应釜中加热步骤中，加热温度为100℃～220℃，加热时间为0.5h～12h。

优选地，将所述产物经离心分离后，还包括：取离心后的澄清溶液用透析袋透析,之后再经水系超滤膜进行过滤，将过滤后得到溶液经冷冻干燥后，得单光子和双光子荧光发光波长均为550nm的黄色荧光碳量子点；