[發明專利]鐵離子檢測用氮硫雙摻雜碳量子點及其制備方法

有效

• 申請號: 201711113148.6
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107955601B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 吳琪琳;程朝歌;宋蕓佳;夏銘;賈立雙
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;G01N21/64
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 金利琴

本發明涉及一種鐵離子檢測用氮硫雙摻雜碳量子點及其制備方法，其制備方法為：將生物質纖維素材料浸泡SO₄^2?/NH₂^?小分子水溶液體系后充分燃燒處理制得氮硫雙摻雜碳量子點，其中SO₄^2?/NH₂^?小分子水溶液體系為同時含有SO₄^2?和NH₂^?的小分子水溶液。通過該方法制備氮硫雙摻雜碳量子點的得率為8.2～14.7％，制得的氮硫雙摻雜碳量子點的量子產率為9.9～19.0％，且碳量子點的熒光強度對鐵離子濃度表現出線性猝滅。本發明方法能夠有效提高制備的碳量子點的得率與量子產率，且成本低，效率高，制得的氮硫雙摻雜碳量子點能夠應用于環境中鐵離子的高效檢測，具有極好的經濟價值和推廣價值。

技術領域

本發明屬于納米發光材料制備及應用領域，具體涉及一種鐵離子檢測用氮硫雙摻雜碳量子點及其制備方法。

背景技術

碳量子點是碳材料家族的一類新型納米材料。相比于傳統的半導體量子點，碳量子點不僅具有良好的光穩定性與化學穩定性，而且還具有優異的生物相容性。因此，碳量子點已經被廣泛應用于離子檢測、生物傳感、細胞成像和光催化等領域。

碳量子點的制備方法通常分為兩大類：自上而下法和自下而上法。自上而下法是利用物理或化學方法將大尺寸的碳靶，如石墨、碳纖維、碳納米管或氧化石墨等通過電弧放電法、激光刻蝕法、電化學氧化法或水熱切割法等剝離粉碎從而制得碳量子點的方法；自下而上法則是由有機小分子，如檸檬酸鹽和碳水化合物等通過熱解法或微波輔助水熱合成法來制備碳量子點的方法。但是，這些方法大多數比較復雜和耗時，采用的原料比較昂貴，生產成本高，而且產物提純困難，大大限制了碳量子點的生產和應用。

因此，越來做越多的研究者使用廉價易得的天然原料，特別是生物質纖維素類材料，通過一步燃燒碳化的方法，實現碳量子點的低成本和高效制備，例如在中國專利(CN103332676A、CN102745669A和CN105542761A)、文獻1(RSC Advances,2013,3(32):13119-13122.)以及文獻2(ACS Applied MaterialsInterfaces,2015,8(2):1434-1439.)等中，都有比較詳細的描述。其中，文獻1將廢紙(主要成分為植物纖維素)直接在空氣中燃燒，然后將灰燼在水中分散、提純后制得碳量子點水溶液，然而，基于生物質纖維素類材料直接燃燒碳化制備的碳量子點通常具有較低的得率與量子產率，大大限制了其深入應用。

因此，研究一種成本低、效率高且能夠有效提高碳量子點的得率與量子產率的制備方法具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述現有技術中存在的成本高、效率低且制備的碳量子點的得率和量子產率低的缺點，提供一種成本低、效率高且能夠有效提高碳量子點的得率與量子產率的鐵離子檢測用氮硫雙摻雜碳量子點及其制備方法。本發明首先將生物質纖維素材料經SO₄^2-/NH₂^-小分子水溶液體系浸泡處理，然后進行充分燃燒處理制備得到氮硫雙摻雜碳量子點。本發明預先對生物質纖維素材料進行SO₄^2-/NH₂^-小分子水溶液體系浸泡處理，可以有效提高所制備的碳量子點的得率與量子產率，同時，由于碳量子點中硫元素對鐵離子的絡合作用，所制備的氮硫雙摻雜碳量子的熒光強度對鐵離子濃度表現出線性猝滅效應，可進一步應用于環境中鐵離子的高效檢測，為其深入應用提供了條件，從而進一步擴展了其應用范圍。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：