[發明專利]氮摻雜的高量子產率熒光碳點及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710593675.5
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107325815B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 郭興家;徐麗萍;張立志;郝愛軍;姚杰;王向明
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;G01N21/64;C02F1/30;C02F101/38
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

本發明涉及氮摻雜的高量子產率熒光碳點及其制備方法和應用。采用的技術方案是：將蘋果酸和磷酸銨按一定比例放入內襯聚四氟乙烯的反應釜中，在180～230℃下，加熱4～9小時，自然冷卻至室溫得到深棕色含有碳點的溶液，然后通過高速離心、過濾和透析得到純化的碳點溶液，最后進行冷凍干燥得到熒光碳點固體粉末。本發明采用熔融法以蘋果酸為碳源，磷酸銨為氮源，一步合成熒光碳點。該方法制備碳點原料易得、方法簡單、產率高、合成條件溫和可控、制備出的碳點水溶性好、穩定性好、熒光量子產率高且在紫外光照射下呈現亮藍色的熒光。

技術領域

本發明涉及碳納米材料技術領域。具體涉及一種氮摻雜的高量子產率的，在紫外燈照射下發亮藍色光的熒光碳點及其制備方法和應用。

背景技術

碳點(Carbon Dots)是一種直徑小于10nm的新型熒光納米粒子。熒光碳點具有激發波長與發射波長可調諧，熒光性能穩定，耐光漂白性等良好的發光性能。同時，碳點的粒徑和分子量均很小，生物相容性好。碳點可以通過細胞內吞進入細胞內部而不影響細胞核，還可以與DNA生物大分子相互作用，從而來進行DNA的識別與檢測，所以碳點可以應用于細胞成像和生物標記等方面。此外，熒光碳點本身還具有一些特殊的性質，使其在光催化降解等方面也具有很好的應用前景。通常只含有羥基和羧基的碳點熒光量子產率較低，而氮摻雜是一種有效的提高碳點發光效率的方法之一。因此，有必要尋找一種快速的、簡單的、以廉價原料為碳源，合成一種高量子產率的熒光碳點的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種方法簡單、有效、熒光量子產率高、氮摻雜，在紫外燈照射下發亮藍色光的熒光碳點的制備方法。

為實現本發明的目的，本發明采用的技術方案如下：氮摻雜的高量子產率熒光碳點，制備方法包括如下步驟：將適量碳源和氮源放入內襯聚四氟乙烯反應釜中，在180～230℃下，加熱4～9h，自然冷卻至室溫，加入超純水稀釋后，高速離心，然后用0.22μm的濾頭過濾、透析、冷凍干燥，得到氮摻雜的高量子產率熒光碳點粉末。

上述的氮摻雜的高量子產率熒光碳點，所述的碳源為蘋果酸。

上述的氮摻雜的高量子產率熒光碳點，所述的氮源為磷酸銨。

上述的氮摻雜的高量子產率熒光碳點，按質量比，碳源:氮源＝1:(0.1～1)。

上述的氮摻雜的高量子產率熒光碳點，所述的高速離心是轉速為10000rpm/min。

上述的氮摻雜的高量子產率熒光碳點在降解有機染料中的應用。方法如下：于含有有機染料的溶液中，加入上述的氮摻雜的高量子產率熒光碳點溶液和H₂O₂，于高壓汞燈下照射。

上述的氮摻雜的高量子產率熒光碳點在生物成像中的應用。方法如下：將上述的氮摻雜的高量子產率熒光碳點和細胞共培養，用熒光顯微鏡觀察細胞的成像效果。

本發明的有益效果是：本發明通過一步熔融法即可得到碳點，所合成的碳點在365nm紫外燈照射下，呈現亮藍色。本發明合成方法簡單有效，原料廉價易得，反應條件溫和可控，且環境友好，在一般的實驗室均能完成，易于推廣。采用本發明方法制備的碳點熒光量子產率可達20％以上。

附圖說明

圖1是實施例1制備的碳點的透射電鏡(TEM)照片。

圖2是實施例1制備的碳點的X射線衍射(XRD)圖。

圖3是實施例1制備的碳點的紅外光譜圖。

圖4a是實施例1制備的碳點的X射線光電子能譜(XPS)圖。

圖4b是C的1s圖。

圖4c是N的1s圖。

圖4d是O的1s圖。