[發明專利]一種熒光碳量子點溶液及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201811316042.0
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109504372A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 黃元仿;曹夢;李勇;李樹志;郭孝理;張紅艷;沈重陽
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;G01N21/64;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 謝建玲;郝亮

本發明屬于納米材料技術領域，涉及一種熒光碳量子點溶液及其制備方法和應用。所述碳量子點溶液通過固態碳源和固體氮源混合后，進行熱解反應及簡單的后續處理得到。所述熒光碳量子點的尺寸為1～20nm；所述熒光碳量子點溶液的激發范圍為250～530nm，發射范圍為350～650nm；所述熒光碳量子點溶液的原料及工藝中使用的物品價格低廉，且資源豐富，制備方法簡單，且環境污染程度低，可應用于重金屬離子的檢測。

技術領域

本發明屬于納米材料技術領域，涉及一種熒光碳量子點溶液及其制備方法和應用，更進一步說，涉及一種具有高熒光強度的碳量子點溶液及其制備方法和應用。

背景技術

自從2004年Xu等(Xu,Xiaoyou,et al.Electrophoretic Analysis andPurification of Fluorescent Single-Walled Carbon Nanotube Fragments.Journalof the American Chemical Society 2004,126(40),12736-12737.)第一次報道熒光碳量子點后，廣大科研工作者便開展了對熒光碳量子點的廣泛研究。一般來說熒光碳量子點的直徑在20nm以內，具有優異的光學性能、良好的生物相容性、低的細胞毒性，且其制備方法簡單易行、原料成本低廉，這些優異的性能使得熒光碳量子點在細胞成像、防偽和分析檢測等領域有廣闊的應用前景。

目前熒光碳量子點的制備方法可分為兩類：從上而下法和從下而上法。一般來說，從上而下法是將不同的碳源(如石墨、碳棒、碳纖維、碳納米管和炭黑等)經強酸氧化或高溫裂解等變成納米級的碎片，從下而上法是指以有機小分子或聚合物為前驅體，經過分子間/內脫水、碳化而成為碳量子點。與從上而下法相比，從下而上法所制備的碳量子點的產率及量子產率都較高，因此是目前研究的重點；在這些研究中，常使用的方法有水熱、微波、燃燒和等離子體處理等。Wang等(Wang,Zifei,et al.53％Efficient Red Emissive CarbonQuantum Dots for High Color Rendering and Stable Warm White-Light-EmittingDiodes.Advanced Materials 2017,29,1702910.)利用水熱法制備了紅光發射的碳量子點并將其應用于白光LED的制備。專利CN104263365A公開了一種微波輔助法制備碳點及檢測鉀離子濃度的方法及應用，微波法雖然極大簡化了制備方法，但在上述過程中使用了水作為微波溶劑，造成了水資源的浪費，且微波反應耗時較長。Dang等(Dang,Dinh Khoi,etal.One pot solid-state synthesis of highly fluorescent N and S co-dopedcarbon dots and its use as fluorescent probe for Ag+detection in aqueoussolution.Sensors and Actuators B:Chemical 2018,255,3284-3291.)以固態原料高溫熱解，制備了氮、硫摻雜的碳量子點，但高溫熱解會消耗較高的能量。

到目前為止，雖然已有多種碳量子點的制備方法，但這些制備方法所消耗的能量或資源較大，且所得碳量子點的量子產率依然很低，因此開發具有高熒光強度的碳量子點及綠色環保的生產流程，并擴展其應用范圍將具有極其重要的市場價值和研究意義。

發明內容

針對現有技術中熒光碳量子點制備方法繁瑣和高能耗等問題，本發明提出一種具有高熒光強度的新型熒光碳量子點溶液的制備方法及應用。本發明提出的熒光碳量子點溶液，其原料和工藝中的試劑價格低廉，生產工藝成熟，環境污染程度低。本發明的熒光碳量子點溶液制備方法簡單易行，具有廣闊的應用前景，具體技術方案如下：

一種熒光碳量子點溶液，所述熒光碳量子點由碳、氫、氧和氮四種元素組成；