[發明專利]一種氮摻雜碳點及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201810308800.8
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108822837B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 鄭玉船;李長江;王澍;陳龍;李瑞鋒;錢晨;趙雅玲
• 申請（專利權）人: 黃山學院
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;G01N21/64;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 段嘯冉

一種氮摻雜碳點及其制備方法和用途，該方法通過將鳥嘌呤在氫氧化鈉溶液中進行水熱反應制備氮摻雜碳點。該碳點具有粒徑小和高的量子產率，并可用于水溶液中硝基類爆炸物2,4,6?三硝基苯酚的檢測。

技術領域

本發明屬于熒光碳納米材料領域，具體涉及一種氮摻雜碳點及其制備方法和用途，尤其涉及一種以鳥嘌呤為原料制備氮摻雜的碳量子點及其應用于硝基類爆炸物2,4,6-三硝基苯酚的檢測。

背景技術

碳元素因其獨特的結構和優異的物理性質，一直都是物理學、材料科學以及電子技術領域研究人員關注的焦點。富勒烯(fullerene)、碳納米管(carbon nanotube)、石墨烯的發現，都曾引起科學家的極大興趣。熒光碳點，又稱碳量子點或者碳納米點，尺寸一般為1-10nm，其作為一種新型的熒光材料，相對半導體量子點如CdTe而言，碳點具有良好的生物相容性。同時，碳點還具有非常好的水溶性、抗光漂白性和優越的熒光性能，越來越受到人們的關注。但僅含有碳、氫、氧的碳點表現出較低的熒光量子產率，影響了碳點在一些領域如生物成像、化學傳感和光電器件等方面的實際應用。

目前，氮摻雜是一種有效的提高碳點量子產率的方法。如CN 106318390A公開了一種生物質氮摻雜熒光碳點的制備方法，在該方法中，將牛奶置于釜式反應器中，通過加入堿性溶液之后使牛奶中大分子的蛋白質水解為小分子的多肽和氨基酸，利用加熱條件下堿性溶液中多肽和牛奶中還原性糖的快速美拉德反應，經透析袋和冷凍干燥聯合處理獲得氮摻雜碳點的熒光碳點的固體粉末材料。在該發明中，由于牛奶組成的復雜性，使得碳源和氮源的多樣化，不易控制碳點的氮摻雜，且堿性溶液的加入，會使牛奶中蛋白質發生變性，易造成蛋白質發生聚集現象，從而影響后續的美拉德反應。另外，美拉德反應較為復雜，生成的副產物也非常多。因此，有必要尋找一種簡單、高效的方法制備氮摻雜碳點。

2,4,6-三硝基苯酚屬于硝基類爆炸物，又稱為苦味酸，在炸藥、固定劑、染色劑和分析試劑方面有著廣泛的應用。由于2,4,6-三硝基苯酚的毒性和對基因有致突變性，又難以被生物降解，導致2,4,6-三硝基苯酚易在土壤和水體中富集，造成嚴重的環境污染問題。另外，2,4,6-三硝基苯酚的爆炸性，又會造成安全問題。當前，對硝基類爆炸物的檢測方法主要有高效液相色譜-紫外檢測法、表面增強拉曼光譜法、X射線法等，但這些檢測手段成本高，檢測過程耗時復雜，嚴重制約了在實際檢測中的應用。因此，非常有必要開發低成本、快速、高效、靈敏的硝基類爆炸物的檢測方法。

熒光探針技術是一種簡單高效、靈敏度高、技術性和專業性要求不強的分析方法，可以現場實時實地檢測樣品，因此，很有必要開發合適的熒光探針用于2,4,6-三硝基苯酚的檢測。

發明內容

為此，本發明的目的之一在于提供一種氮摻雜碳點的制備方法，通過氮摻雜提高碳點的量子產率。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種氮摻雜碳點的制備方法，通過將鳥嘌呤在氫氧化鈉溶液中進行水熱反應制備氮摻雜碳點。

在本發明方法中鳥嘌呤即是碳源也是氮源，且氮含量高(46.36％)，已有研究表明這種含氮量高的物質非常適合用來制備氮摻雜的碳點。

作為優選，水熱反應后經固液分離后將上清液純化、冷凍干燥得到氮摻雜碳點。

作為優選，所述制備方法包括如下步驟：

(1)將鳥嘌呤溶于氫氧化鈉溶液中進行水熱反應；

(2)反應結束后冷卻至室溫，然后固液分離；

(3)所得上清液進行純化、冷凍干燥得到氮摻雜碳點。

作為優選，鳥嘌呤在氫氧化鈉溶液中的濃度為20-40mg/mL，優選為25-30mg/mL。

優選地，氫氧化鈉溶液的濃度為30-50mmol/L，優選為30-40mmol/L。