[发明专利]一种水溶性碳点的制备方法及其应用

说明书

本发明属于发光纳米材料领域，尤其涉及碳量子点，具体涉及一种水溶性碳点的制备方法及其应用。将柠檬酸、谷胱甘肽混合，在200‑220℃的条件下加热14‑20分钟，待反应体系自然冷却后，加入二次水，将上述溶液冷冻干燥后得到目标产物，将所述的荧光碳量子点用于土霉素的检测。

技术领域

本发明属于发光纳米材料领域，尤其涉及碳量子点，具体涉及一种水溶性碳点的制备方法及其应用。

背景技术

碳点(CDs)作为一种新型的碳纳米材料，具有量子限制效应和边界效应。CDs的表面含有羧基、羟基等官能团，能够与水分子形成氢键，因此CDs具有良好的水溶性，且通过其他含官能团的物质处理，可以提高CDs生物相容性，使其具备进一步功能化的潜力。CDs的表面和边界区有可与其他分子发生反应的位点，这是其功能多样性的根本原因。CDs具有很多传统半导体量子点不具备的特性，如毒性低、环境友好、生物相容性好、合成较易、成本低、效率高、耐受性好、光电性质独特等。因此，CDs在应用于环境检测、生物成像等领域具有较好的前景。

根据碳源的不同可以大致分为“自上而下”(Top-down)合成法和“自下而上”(Bottom-up)合成法。“自上而下”合成法指的是通过物理或者化学方法将大尺寸的碳源如碳纳米管、碳纤维等剥离为小尺寸的碳量子点，该方法主要有电弧放电、激光销蚀、电化学合成等。与“自上而下”合成法相反的“自下而上”合成法，则是将尺寸很小的一些碳材料通过一系列方法制备碳量子点。以“自下而上”法制备的碳量子点，通常以有机小分子或低聚物为碳源，目前研究报道中，最常用的几种碳源为柠檬酸、葡萄糖、尿素、离子液体等。“自下而上”合成方法包括化学氧化法、燃烧法、水热/溶剂热法、微波合成法、模板法等。CN107629787A将柠檬酸、谷胱甘肽及水混合，以形成混合溶液进行蒸馏制备碳点，存在实验操作步骤复杂等问题，本专利直接热解柠檬酸与谷胱甘肽制备碳点解决了这一问题，且方法区别于上述专利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水溶性碳点的制备方法，并建立一种操作简单、设备简易、原料低廉和绿色环保的制备方法，以及将所述的荧光碳量子点用于土霉素的检测。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种水溶性碳点的制备方法，包括以下步骤：

将柠檬酸、谷胱甘肽混合，在200-220℃的条件下加热14-20分钟，待反应体系自然冷却后，加入二次水，将上述溶液冷冻干燥后得到目标产物。

进一步，所述柠檬酸、谷胱甘肽和二次水的质量比为：3.6-5:1。

再进一步，所述柠檬酸和谷胱甘肽的质量比为：5:1。

进一步，所述加热的温度为210℃，时间为14分钟。

一种上述制备得到的水溶性碳点的应用，应用于土霉素的检测。

与现有技术相比本发明具有以下优点：

实验操作简单，原材料易得，对所需实验仪器要求低，同时应用于土霉素的检测，该方法具有灵敏度高等优点。

本发明水溶性碳点原料易得，制备方法简单、反应时间短，不需要进行钝化处理，且所制备的碳点量子产率高，水溶性好。

总之，本发明操作简单，原料易得，对制备条件要求低，可大规模生产，解决了现有碳量子点无法规模化生产的弊端。

附图说明

图1为实施例1制备的水溶性碳点的紫外吸收光谱及荧光发射光谱，如图所示，C＝O的n-π*跃迁导致水溶性CDs在334nm处有明显的吸收峰，水溶性CDs的最大激发光谱与最大发射光谱分别为366nm、440nm，同时在紫外灯365nm的照射下，其水溶液呈现明亮的蓝色光；