一种荧光碳量子点及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN104591130A(43)申请公布日2015.05.06(21)申请号201510025267.0(22)申请日2015.01.19(71)申请人山西大学地址030006山西省太原市小店区坞城路92号(72)发明人路雯婧弓晓娟武鑫刘洋董川双少敏(74)专利代理机构山西五维专利事务所(有限公司)14105代理人张福增(51)Int.Cl.C01B31/02(2006.01)C09K11/65(2006.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书1页说明书5页附图8页(54)发明名称一种荧光碳量子点及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种荧光碳量子点及其制备方法和应用。碳量子点的制备方法：以苹果酸(或苹果酸和乙醇胺、或苹果酸和乙烷磺酸)为原料，加入二次水，超声得到澄清溶液，置于微波炉里反应5-20分钟，得到固体，经溶解、过滤、透析后得到未掺杂(或掺氮、或掺硫)的水溶性荧光碳量子点。本发明碳量子点制备工艺简单，制备的碳量子点光学性质稳定，生物相容性好。本发明碳量子点可用于分析检测水体中的Fe3+、活细胞生物成像和荧光油墨等领域。CN104591130ACN104591130A权利要求书1/1页1.一种荧光碳量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)、将苹果酸置于微波反应器中，加入二次水，充分搅拌，超声得到澄清溶液，苹果酸和水的质量比为0.26-1∶10-20；2)、将装有澄清溶液的微波反应器置于微波炉中，高火状态下反应5-20min，得到固体；3)、取出微波反应器，自然冷却，加入初始溶液体积量1.5-2倍的二次水，搅拌溶解，过滤去除不溶物得到澄清的溶液，通过500-1000Da的透析袋，在玻璃容器中透析处理至少3天，即得到纯净的碳量子点的水溶液；4)、将上述碳量子点水溶液冷冻干燥后得到目标碳量子点。2.如权利要求1所述的一种荧光碳量子点的制备方法，其特征在于，所述的步骤1)是：将苹果酸和乙醇胺置于微波反应器中，加入二次水，充分搅拌，超声得到澄清溶液，苹果酸、乙醇胺和水的质量比为：0.26-1.1∶0.12-0.5∶10-20。3.如权利要求1所述的一种荧光碳量子点的制备方法，其特征在于，所述的步骤1)是：将苹果酸和乙烷磺酸置于微波反应器中，加入二次水，充分搅拌，超声得到澄清溶液，苹果酸、乙烷磺酸和水的质量比为：0.26-1.1∶0.16-0.7∶10-20。4.如权利要求1、2或3所述方法制备的荧光碳量子点。5.如权利要求4所述的荧光碳量子点在检测水体Fe3+中的应用。6.如权利要求4所述的荧光碳量子点在细胞荧光成像中的应用。7.如权利要求4所述的荧光碳量子点在荧光油墨中的应用。2CN104591130A说明书1/5页一种荧光碳量子点及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及荧光碳量子点，具体是一种以苹果酸为碳源，掺杂氮、硫元素的荧光碳量子点及其制备方法，以及碳量子点在分析检测水体中的Fe3+、活细胞生物成像和荧光油墨中的应用。背景技术[0002]近年来，量子点由于其具有优越的光学及电学性质受到极大的关注和广泛的研究，其作为准零维纳米材料具有量子限域效应、表面效应、尺寸效应等优越的性质，因此量子点在光学器件、电学器件、生物成像、生物载药等方面得到了良好的应用。传统的量子点研究较多的为半导体量子点(例如CdSe、PbTe、CdTe等)，其在生物医学领域尤其是在细胞、活体的动态示踪和成像中的应用已表现出巨大的潜力，但重金属元素的引入使其毒性较大从而限制了其应用，因此寻找理想的无毒并具有类似性质的纳米级替代材料已成为研究热点。[0003]碳量子点(carbondots，C-dots)作为碳材料家族中最小的成员出现人们视野中，它是由WalterA.Scrivens等在2004年研究单壁碳纳米管时意外的首次发现了一种以碳为骨架结构的新型发光纳米材料，与传统的半导体量子点相比，碳量子点作为一种新型可发光材料，不仅保持了碳材料毒性小、生物相容性好等优点，而且具有合成方便、易于修饰、发光范围可调、荧光量子效率高、光稳定性好、易于功能化、价廉、易大规模合成等巨大优势，并且基本上无毒性，更符合细胞标记和生物医学成像的需要。碳量子点的平均粒径小于10nm，具有较长的荧光寿命和生物安全性。因此，碳量子点在金属离子和小分子荧光探针、生物传感、生物分析以及光催化等领域体现出重要的应用价值。[0004]制备碳量子点的方法主要有两种，自上而下法(Top-down)和自下而上法(Bottom-up)。自上而下的方法主要包括电弧放电、激光剥蚀、电化学氧化等，该类方法往往需要严格的实验条件，成本高，操作复杂；自下而上的方法主要包括水热合成法、微波法、超声波法等，但