[發明專利]紅色碳量子點的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201410266442.0
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104030269A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 蔣邦平;周波;沈星燦
• 申請（專利權）人: 廣西師范大學
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;C09K11/65;A61K41/00;A61K49/00
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 巢雄輝

技術領域

本發明涉及熒光材料，具體是碳量子點，更具體是紅色碳量子點的制備方法及應用。

背景技術

近年來，碳量子點作為繼碳納米管、富勒烯、石墨烯后碳家族中的新成員，不僅具有傳統的半導體量子點所擁有的光致發光及發光范圍可調等光電性能，而且與傳統半導體量子點相比，碳量子點具有發光更穩定、更易于功能化和更好的水溶性，尤為重要的是其還保持了碳材料毒性小、生物相容性好等優點，在細胞成像，藥物載體等方面擁有極大的應用前景，廣泛受到人們的關注。而這其中，通過簡單、經濟和綠色的方法高效地合成碳量子點成為當代化學領域的研究熱點之一。就合成方面而言，對更經濟、可再生的綠色碳源的尋找，還是近幾年來碳量子點研究過程中的一個熱點(Baker,?S.?N.;?Baker,?G.?A.?Angew.?Chem.,?Int.?Ed.?2010,?49,?6726?6744;?24253.?Li,?H.;?Kang,?Z.;?Liu,?Y.;?et?al.?J.?Mater.?Chem.?2012,?22,?24230)。近年來，通過人們的努力取得了長足的發展（Sheila?N.?Baker*?and?Gary?A.?Baker*.?Angew.?Chem.?Int.?Ed.?2010,?49,?6726?–?6744），碳量子點的制備取得了極大的進步，但大部分合成的碳量子點都為藍色，而制備出紅色碳量子點的方法極少有報道，因此制備出紅色碳量子點仍具有廣闊的應用前景。紅色碳量子點除具有與其他顏色碳量子點相同的性質外，還具有紅外或近紅外的吸收，這個優勢將大大增加它的應用。

另外，甘蔗渣作為一種生物廢棄資源，大部分都沒有有效地實現資源再利用，只是簡單地采取就地堆放、填埋、焚燒等方式處理，不僅浪費了生物資源，而且造成了嚴重的環境污染。即使有一些利用方法，也就是制造低檔紙、低檔活性炭或者壓制成板材，附加值不高。作為一種生物資源廢棄物，特別是植物廢棄物組成成分主要為有機物，因此可以作為一種重要的生物質資源進行再利用，如果利用甘蔗渣作為碳源原料制備碳量子點，將有利于生物資源的回收利用，制備出高科技產品，大大提升附加值。

發明內容??

本發明針對上述碳量子點的制備現狀分析，為了制備出更多的紅色碳量子點，尋找到能夠快速制備出紅色碳量子點的來源豐富的原料，也為了更好地利用甘蔗渣，本發明提供一種新的制備紅色碳量子點的方法。

首先，本發明提供的新的制備紅色碳量子點的方法，是以甘蔗渣為碳源原料。

方法包括下述步驟：

1)?甘蔗渣前處理；

2）配制濃硫酸與濃磷酸的混合液；

3）將1）所得加入2）的混合液中，加熱反應，成黑色溶液；

4）過濾；?

5）濾液用水稀釋，再過濾，并用水進行洗滌，得到黑色固體；

6）然后，干燥，即得到產物。

具體地，在步驟1）的前處理包括去糖和干燥。去糖和干燥可采用已有的常規的技術。

在步驟2），所述混合液的濃硫酸與濃磷酸體積之比為：1～4。

所述濃硫酸與濃磷酸均為化學化工上所稱的概念。

本發明經過實驗發現，當濃磷酸體積與濃硫酸體積比為1:2時，制備的紅色碳量子點在相同濃度條件下發射的熒光強度最強。故此本發明更加優化的方案是濃硫酸與濃磷酸體積之比為：2。

本發明在步驟３），加熱溫度控制為80～120℃，將混合物回流加熱4～6h。

在步驟4），采用砂芯漏斗進行抽濾，并且還包括用濃磷酸洗滌濾渣。

在步驟5），稀釋時采用大量的水，稀釋的用水量是濾液體積的10～50倍?，之后的過濾采用普通抽濾，并再用大量的水洗滌固形物，洗滌用水量為濾液體積的5～20倍。這里所述的水最好用去離子水，普通抽濾指不需要特別要求指定的抽濾。

本發明在最后的步驟6），干燥采用真空干燥。

本發明的另一個目的是提供通過上述所述的方法制備的紅色碳量子點。

本發明研究發現，通過本發明的方法制備的紅色碳量子點具有其他顏色碳量子點相同的性質外，其濃磷酸溶液在紫外燈（365nm）下發射強的紅色熒光。此外還具有紅外或近紅外的吸收。另外的一個最大特點是其磷酸溶液在808激光的照射下，溫度顯著升高，顯示其具有良好的光熱效應。

因而本發明還提供所述的紅色碳量子點在制備光熱診療藥物中的應用。