[發明專利]pH響應型雙峰發射碳量子點納米材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201610757716.5
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN106398691B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 岳冬梅;談靜;張潔;張立群
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;B82Y30/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

本發明提供一種pH響應型雙峰發射碳量子點納米材料及其制備方法與應用。本發明是以葉酸和檸檬酸為原料，合成了表面含有大量羧基和氨基的熒光碳量子點。一方面，本發明制備成本低，無毒環保，工藝簡單，所制備的碳量子點表面含有多種發色基團，在紫外光激發下具有雙峰發射性質，峰值范圍為375～425nm和425～525nm。另一方面，制備的碳量子點水溶液具有pH響應性，提高水溶液的pH值即可大幅度提高碳量子點的熒光發光效率，方法簡單易行。

技術領域

本發明涉及材料工程領域，具體地說，涉及一種pH響應型雙峰發射碳量子點納米材料及其制備方法與應用。

背景技術

碳量子點(carbon dots,C-dots)自2004年被發現以來，已經在生物成像與傳感、光催化、離子探針及光電器件等領域有較廣泛的應用。碳量子點與傳統的有機染料和半導體量子點相比，不僅具有較好的水溶性、穩定性、低毒性、抗光漂白等特性，而且具有合成成本低、工藝簡單、無毒環保等優點。

熒光發光效率是目前衡量發光材料的一個重要指標。碳量子點要想在發光領域占得一席之地，必須提高碳量子的熒光量子產率。目前，Zhu等(Angewandte ChemieInternational Edition 2013,52(14),3953-3957)已經制備出發光效率高達80％的熒光碳量子點，可與半導體量子點相媲美。目前主要通過表面鈍化、加強酸、強堿或者摻氧、氮、磷等雜原子等方法來提高碳量子點的發光效率。但是這些方法存在工藝復雜、成本高、使用強酸強堿危險系數高、污染環境等缺點。調節碳量子點水溶液的pH值，可以在一定程度上改變其表面基團從而提高碳量子點的熒光發光效率。但是目前制備的碳量子點的熒光強度均在一定的pH范圍內保持不變，在強酸性和強堿性條件下，發生熒光猝滅現象。因此，如果能夠通過調節碳量子點水溶液pH值的這種簡單易行的方法來提高其發光效率將具有重要的研究意義。另外，碳量子點的制備取得了巨大進步，但大部分合成的碳量子點為單峰發射，而制備雙峰發射碳量子點的方法卻鮮有報道。雙峰發射，發射范圍寬，有利于白光LED的制備。因此制備雙峰發射的碳量子點仍具有廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種pH響應型雙峰發射碳量子點納米材料及其制備方法。

本發明的另一目的是提供所述pH響應型雙峰發射碳量子點納米材料的應用。

為了實現本發明目的，本發明提供pH響應型雙峰發射碳量子點納米材料的制備方法，其是以葉酸和檸檬酸為原料，加水溶解得到混合液，于150～300℃下加熱(包括微波加熱)1～5小時，所得溶液離心，取上清，透析，將所得熒光碳量子點水溶液進行冷凍干燥，即得。

其中，葉酸和檸檬酸的質量比為1:0.1-10。葉酸和水的質量比為1:50-1000。

本發明中所用的水為去離子水。

前述的方法，可將混合液置于聚四氟乙烯高壓密封反應釜中加熱。

前述的方法，離心的條件為：3000～10000rpm離心5～30min。

前述的方法，透析使用的透析液為：去離子水，透析處理12～72h。透析使用截留分子量為500-3500Da的透析袋。

前述的方法，冷凍干燥的條件為：于-44℃冷凍干燥12～96h。

本發明還提供根據上述方法制備的pH響應型雙峰發射碳量子點納米材料。其中，所述碳量子點的表面修飾有羧基和氨基基團，可被紫外光激發，發射光譜為雙峰發射，峰值范圍為375～425nm和425～525nm。

所制備的pH響應型雙峰發射碳量子點，通過調節碳量子點水溶液的pH值即可快速、便捷地提高碳量子點的發光效率，在pH值10-12時熒光發光效率大幅度增加。