[发明专利]一种基于工业大麻制备碳量子点的方法、碳量子点及其应用

说明书

本发明提供了一种基于工业大麻制备碳量子点的方法、碳量子点及其应用。本发明以工业大麻为原料，利用一次水热碳化法制备出两种粒径不同的碳量子点，分别用于检测Fe³⁺和四环素类抗生素。与现有技术中分别制备的方式相比，本发明通过选择以环境友好无污染的天然产物工业大麻为碳源，经预处理后与超纯水经水热碳化反应后，将反应溶液在透析袋中进行透析，透析袋外的液体进一步在不同分子量的透析袋中再次透析，从而获得两种尺寸不同的碳量子点，且制备出的碳点具有良好的光学稳定性，制备过程简单、快速，同时由于工业大麻成本低廉，不仅降低成本，且解决了工业大麻秸秆处理困难的问题。

技术领域

本发明涉及碳纳米材料技术领域，具体而言，涉及一种基于工业大麻制备碳量子点的方法、碳量子点及其应用。

背景技术

Fe³⁺对人类来说是一种重要元素，其具有输送氧气的能力，也可以作为各种酶活性的辅因子。但是过量的Fe³⁺离子可能对人类健康产生负面影响，例如增加脂质、蛋白质和其他生物成分的氧化。四环素类抗生素是药品和食品防腐剂中常用的抗生素。尽管它们的抗菌范围很广，但它们在食物和环境中的残留对所有生物都构成了重大威胁。因此，对Fe³⁺和四环素类抗生素进行检测的技术至关重要。现有技术中存在分别检测Fe³⁺和四环素类抗生素的仪器分析方法，但是这些仪器价钱昂贵、操作步骤复杂、样品前处理繁琐，使得仪器分析方法不太适合现场使用。

碳量子点，也可简称为碳点(CDs)，其是一种新型的荧光碳纳米材料，与其他荧光碳纳米材料相比，碳点具有优良的水溶性、光学稳定性、良好的生物相容性等特点，可以应用于Fe³⁺和四环素类抗生素的检测，但由于检测Fe³⁺和四环素类抗生素的机理及所用的碳量子点性质不同，因此通常需要分别制备不同种类的碳量子点，制备过程繁琐，且增加成本。

发明内容

本发明所要解决的问题是，如何制备碳量子点，针对现有技术中对Fe³⁺和四环素类抗生素的检测存在检测仪器昂贵、操作步骤复杂、样品前处理繁琐等缺陷，本发明提供了一种碳量子点的制备方法，快速准确地检测Fe³⁺和四环素类抗生素。

为解决上述问题，本发明提供一种基于工业大麻制备碳量子点的方法，包括：

工业大麻经预处理后与超纯水混合，进行水热碳化反应，得到第一溶液；

所述第一溶液经离心、过滤及微孔滤膜分离后，得到第二溶液；

将所述第二溶液注入到分子量为1000Da的第一透析袋中，连续透析60-90小时，取出所述第一透析袋内的液体，得到第一碳量子点，所述第一碳量子点用于检测Fe³⁺；

将所述第一透析袋外的液体进行浓缩后，注入到分子量为200Da的第二透析袋中，连续透析60-90小时，取出所述第二透析袋内的液体，得到第二碳量子点，所述第二碳量子点用于检测四环素类抗生素。

较佳地，所述工业大麻经预处理后与超纯水混合，进行水热碳化反应，得到第一溶液包括：

将所述工业大麻预处理后与所述超纯水混合，在150-200℃下进行水热炭化反应6-10小时，自然冷却至室温，经离心、过滤，得到所述第一溶液。

较佳地，所述工业大麻的预处理包括：所述工业大麻的叶和皮纤维干燥后，将所述工业大麻的叶制成粉状，将所述工业大麻的皮纤维制成块状，将所述工业大麻的叶与皮纤维按照质量比为1:1的比例混合。

本发明的基于工业大麻制备碳量子点的方法相较于现有技术的优势在于：