[发明专利]一种氮硫共掺杂三波长荧光碳点的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种氮硫共掺杂三波长荧光碳点的制备方法及其应用，利用溶剂热制备碳点，所述碳点在紫外光激发下，具有紫外/蓝色/绿色三种波长的荧光发射，并且三个荧光峰的比例能够可控地调节。在同一波长的光激发下，可以获得不同颜色的荧光，因此在一定程度上可以实现荧光编码，并在彩色显示、防伪及信息加密等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及碳点的制备领域，具体涉及一种氮硫共掺杂的紫外/蓝色/绿色三波长荧光碳点的制备方法及其应用。

背景技术

荧光碳点具有优异的光学性能、低毒性和良好的生物相容性，被广泛用于许多领域，例如生物生物学和环境监测。近年来，研究者们通过杂原子掺杂引起碳点的结构变化来调控其荧光性能，其中研究最多的是掺氮、磷、硫等元素的碳点。然而大多数双掺杂的荧光碳点只有单波长发射，而双波长乃至三波长荧光碳点的合成方法报道较少。

此外，常规荧光编码是采用不同颜色的单荧光材料组装复合于微球之中，调控材料的比例来控制实现荧光编码信号，组装后的复合荧光材料尺寸一般比较大，容易聚集，影响探针的光稳定性。

发明内容

本发明的目的在于为了解决现有大多数双掺杂的荧光碳点只有单波长发射，组装后的复合荧光材料尺寸一般比较大，容易聚集，影响探针的光稳定性的缺陷而提供一种氮硫共掺杂三波长荧光碳点的制备方法，本发明的制备方法简单、用时短、成本低，本发明制备得到的氮硫共掺杂三波长荧光碳点产物性能理想，具有较强的应用价值。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明第一方面提供了一种氮硫共掺杂三波长荧光碳点的制备方法，包括如下步骤：

1)在混合溶剂中加入柠檬酸、尿素及二氨基苯磺酸，充分搅拌得到混合溶液；

2)将步骤1)得到的混合溶液置于反应釜中加热进行水热反应，反应后冷却，离心、透析，得到氮硫共掺杂三波长荧光碳点。

在本发明中，本发明以柠檬酸、尿素及二氨基苯磺酸为原料，以水和醇为混合溶剂环境，在反应釜中短时间加热(一步水热法)便可得到氮硫共掺杂的荧光碳点，原料易得，成本低，制备方法简单，用时短，危险性低，易于实现批量生产。

作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，所述混合溶剂包括水和醇，水和醇的体积比为1:0.2-2。

作为本发明的一种优选方案，所述醇为甲醇、乙醇、丙醇中的至少一种。

作为本发明的一种优选方案，柠檬酸、尿素与二氨基苯磺酸的摩尔比为1:1.0-3.5:0.2-1.4。

作为本发明的一种优选方案，所述二氨基苯磺酸包括2,4-二氨基苯磺酸、2,5-二氨基苯磺酸、3,4-二氨基苯磺酸、2,4-二氨基苯磺酸盐、2,5-二氨基苯磺酸盐、3,4-二氨基苯磺酸盐中的至少一种。

作为本发明的一种优选方案，步骤2)中，水热反应条件为：反应温度160-200℃，反应时间4-6h。

作为本发明的一种优选方案，步骤2)中，离心条件为：转速8000r/min，离心15min；透析采用截留分子量为500-1000Da的透析袋透析24h。

本发明第二方面提供了上述的制备方法制备得到的氮硫共掺杂三波长荧光碳点。

本发明第三方面提供了上述的氮硫共掺杂三波长荧光碳点在光学领域中的应用。

作为本发明的一种优选方案，所述氮硫共掺杂三波长荧光碳点在荧光编码中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明以柠檬酸、尿素及二氨基苯磺酸为原料，以水和醇为混合溶剂环境，在反应釜中短时间加热(一步水热法)便可得到氮硫共掺杂的荧光碳点，原料易得，成本低，制备方法简单，用时短，危险性低，易于实现批量生产；