[发明专利]一种碳量子点的合成方法、碳量子点及检测Ag+

说明书

本发明公开了一种碳量子点的合成方法、碳量子点及检测Ag⁺的方法，以聚对苯二胺为碳源，以柠檬酸为分散剂，通过水热合成法，制备出表面含有丰富官能团的碳量子点。该碳量子点的水溶性较低，但对Ag⁺具有良好的选择性，与Ag⁺结合后会造成碳量子点的荧光激发。相比于现有的检测技术，本发明得到的碳量子点制备方法简单，原料廉价，整体过程符合绿色化学要求，其处理简单方便，适于放大生产；同时检测方法简单快捷，可对水中的Ag⁺进行高灵敏度和特异性识别，在生物和环境检测等领域有着巨大的潜在应用价值。

技术领域

本发明涉及碳纳米材料的制备及离子检测技术领域，特别涉及一种碳量子点的合成方法、碳量子点及检测Ag⁺的方法。

背景技术

银是人体组织中的微量元素之一，微量的银离子对人体并无危害，根据WHO最新发布的《世界卫生组织饮用水质量指导标准》第四版，饮用水中银离子浓度低于0.1ppm不会对人体造成不良影响。过多摄取银离子会导致人体蛋白体以及各种酶变性，引起内脏器官水肿等。

而近年来电子、感光、化学化工行业迅猛发展，银在其中也起到不可或缺的作用。在电接触材料、复合材料、焊接材料中，银有着难以取代的地位。相应的，随着这类行业的广泛应用，导致工业废水中存在着大量的银离子。

传统的分析银离子的方法有很多，例如原子吸收光谱法、电化学法、等离子体质谱法，但这些检测方法都存在一定的缺陷，精密昂贵的仪器设备，繁琐的前置准备环节，并且设计原理过于复杂，导致方法精密度不够，灵敏度普遍较低。检测过程复杂、耗时长，对工作人员要求高等缺点影响了这类分析方法在现实中的运用。

近年来，荧光碳基材料引起了广泛关注，它主要包括碳量子点、石墨烯量子点，荧光石墨烯，纳米钻石和富勒烯。其中碳量子点作为新型纳米材料，其具有良好的光电性能与化学性质，得到了多种领域的科学家的广泛关注，且碳量子点具有的低毒性、良好的生物相容性。所以考虑利用碳量子点检测银离子。而目前的碳量子点制备方法有两种：物理法和化学法。主要包括电弧放电、激光刻蚀法、电化学法、超声合成法、溶剂热法、微波辐射法，这一类方法大多比较复杂且成品会对环境产生一定的污染。

发明内容

针对上述现存技术存在的缺点，本发明的目的在提供一种碳量子点及碳量子点的合成方法，可以快速准确检测水中的Ag⁺，且合成方法操作简单，制备过程环保、不会对环境产生危害，本发明的另一目的在于提供一种检测Ag离子的方法，检测操作简单，对Ag⁺选择性强，且检测灵敏度高、检测速度快。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种碳量子点的合成方法，包括如下步骤：

(1)制备聚对苯二胺：

取2.0g对二苯胺溶于50ml 1mol/L的盐酸溶液中，置于250ml烧杯中80℃水浴，搅拌20min使其充分溶解；取4.2g硫酸铵溶于10ml蒸馏水中配成溶液；将硫酸铵溶液以3s/滴的速度加入对二苯胺溶液中，滴完之后，聚合体系在80℃中保温反应8h；反应结束后，抽滤分离反应产物，分别用去离子水、1:1氨水和无水乙醇润洗，收集洗涤后的产物并放入60℃烘箱中烘至恒重约，得到黑色固体粉末为聚对苯二胺；

(2)合成碳量子点：

取30mg聚对二苯胺和100mg柠檬酸三钠溶于10ml水中，充分搅匀，在30ml反应釜中200℃反应3h；反应结束后，冷却至室温，用透析袋透析48h后，得到碳量子点，将合成的碳量子点置于4℃下储存备用。

进一步的，所述透析袋的截留分子量为500—1000。

一种碳量子点，所述碳量子点由权利要求1-2任一所述的合成方法制得。