[发明专利]一种纯色荧光碳点、制备方法及其应用

说明书

本发明属于纳米发光材料技术领域，具体涉及一种纯色荧光碳点、制备方法及其应用，所述制备方法包括以下步骤：以柠檬酸、尿素为前驱体，以N，N‑二甲基甲酰胺为溶剂，在140～160℃下进行溶剂热反应，反应时间为12小时，得到碳点溶液，将所述碳点溶液采用柱层析、旋转蒸发干燥获得纯色荧光碳点粉末，所述纯色荧光碳点为蓝色荧光碳点或绿色荧光碳点。本发明的制备方法能够使碳点材料均匀分散在有机溶剂中，避免聚集诱导效应导致碳点材料荧光淬灭，能够提高碳点材料的量子产率，使得其具有优异的光学和电子特性；本发明的制备方法工艺简单、速度快、耗时短、高效无损耗、分离效果好，获得的纯化碳点材料具有很强的荧光强度，荧光发射范围在400‑550nm。

技术领域

本发明属于纳米发光材料技术领域，具体涉及一种纯色荧光碳点、制备方法及其应用。

背景技术

随着材料科学的不断发展，碳纳米材料发挥越来越显著的作用效果。碳量子点的粒子尺寸小、细胞毒性小、生物相容性好、表面易于功能化，具有优异的电子特性和可调控的发光特性等特点，受到研究人员们的关注，被广泛应用在环境、检测分析、化学传感和生物医学检测、成像等领域。目前对于碳点材料的研究主要集中在传感器、光电催化及生物成像等方面。

发明内容

本发明解决的目的在于提供一种纯色荧光碳点的制备方法，该制备方法简单，量子产率较高。

为达到上述目的，本发明提供一种技术方案：一种纯色荧光碳点的制备方法，包括以下步骤：以柠檬酸和尿素为前驱体，以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，在140～160℃下进行溶剂热反应，反应时间为12小时，得到碳点溶液，将所述碳点溶液采用柱层析、旋转蒸发干燥获得纯色荧光碳点粉末，所述纯色荧光碳点为蓝色荧光碳点或绿色荧光碳点。

其中，所述柠檬酸和尿素的摩尔比为0.05～1.0:1，尿素与N，N-二甲基甲酰胺的摩尔体积比为0.1摩尔尿素对应100～150mlN，N-二甲基甲酰胺。

作为一种方案，所述柠檬酸和尿素的摩尔比为0.05～0.3：1，反应温度为140℃-160℃，反应时间为12小时，得到蓝色荧光碳点。作为优选方案，所述柠檬酸和尿素的摩尔比为0.05～0.3：1，反应温度为140℃，反应时间为12小时，得到蓝色荧光碳点，且该蓝色荧光碳点为强荧光碳点。

作为另一种方案，所述柠檬酸和尿素的摩尔比大于0.3小于等于1.0，反应温度为140℃-160℃，反应时间为12小时，得到绿色荧光碳点。作为优选，在所述柠檬酸和尿素的摩尔比大于0.3小于等于1.0，反应温度为160℃，反应时间为12小时，得到的绿色荧光碳点为强荧光碳点。

其中，所述将所述碳点溶液采用柱层析、旋转蒸发干燥获得纯色荧光碳点粉末包括：

将所述碳点溶液加硅胶旋转蒸发至干燥，得到干燥的碳点硅胶粉末，其中硅胶与碳点溶液的质量比为1:25～1:16；

将所述碳点硅胶粉末加入层析柱，加入二氯甲烷和甲醇的混合溶剂作为洗脱剂，分离未反应物质和不同反应程度的碳点；收集不同批次的分离产物，并通过薄层色谱筛选得到纯化的碳点洗脱溶液；

将纯化的碳点洗脱溶液旋转蒸发至干燥，得到干燥的荧光碳点粉末。

其中，所述层析柱的固定相为200-300目硅胶；所述洗脱剂中二氯甲烷和甲醇的混合液体积比为1:2～2:1。

更为优选地，所述层析柱的固定相为26目硅胶。

更为优选地，所述洗脱剂中二氯甲烷和甲醇的混合液体积比为1:2。

其中，所述硅胶与碳点溶液的质量比为1:20。

本发明还包括第二种技术方案，纯色荧光碳点，由上述制备方法制备而得，所述纯色荧光碳点的粒径为1～10nm。