[發明專利]一種三發射熒光碳點及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011076712.3
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112094641B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 石利紅;王倩靚
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;B82Y20/00;B82Y40/00;G01N21/64
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 張福增

本發明提供了一種三發射熒光碳點(T?CDs)的制備方法，屬于熒光納米材料的制備領域。制備步驟：將三羥甲基氨基甲烷(Tris)和蘇木溶于二次水中并裝入水熱反應釜中，進行水熱反應；得到的產物離心除去不溶物，透析除去雜質，得到三發射熒光碳點溶液，冷凍干燥后得到三發射熒光碳點。本發明工藝簡單，制備條件要求低；而且制得的三發射熒光碳點毒性小、熒光量子產率高。制得的三發射熒光碳點作為比率熒光和比色雙信號納米傳感器可用于水溶液中和細胞中高選擇性、高靈敏度的連續檢測Al³⁺和焦磷酸根離子(PPi)。

技術領域

本發明涉及熒光納米材料，具體涉及一種三發射熒光碳點及其制備方法，以及三發射熒光碳點在比率熒光和比色雙信號連續檢測鋁離子和焦磷酸根離子中的應用。

背景技術

碳點(Carbon Dots,CDs)是2004年美國克萊蒙森大學Xu等(J.Am.Chem.Soc.,2004,126,12736-12737)在研究碳納米管時意外發現的一種以碳為骨架結構的發熒光的碳納米材料。作為新興的熒光碳納米材料，碳點在化學與生物傳感、生物成像、藥物傳遞和光催化等方面具有獨特的優勢。

目前，碳點主要有兩種合成方法：自上而下法和自下而上法。自上而下的合成方法，即從較大的碳結構剝落制備碳點的物理方法，主要包括電弧放電、激光剝蝕、電化學氧化、電子束輻射等。自下而上的合成方法，即通過熱解或碳化合適的前驅物直接合成熒光碳點，包括燃燒法、高溫熱解法、水熱法、微波法、超聲波法等。

在過去幾年中，碳點的研究主要朝著降低成本、簡化操作、提高量子產率或實現大規模生產的方向進行。然而，調整碳點熒光行為的研究較少。由于合成的碳點大多數發射單熒光，因此建立的碳點基熒光探針總是基于單波長熒光強度的變化(增強或減弱)。然而，基于單波長熒光強度變化探針通常受到一些不可避免因素的影響，例如濃度變化、探針分布不均勻以及儀器效率等，這大大妨礙了檢測物的精確定量測定。相對而言，基于熒光碳點的比率熒光探針是通過測量探針材料兩個不同波長處的熒光強度，以其比值作為信號參量來測定目標物。因此，比率熒光探針可以提高方法的準確性、靈敏度和動態響應范圍，在一定程度上解決了基于單波長熒光強度變化探針所存在的問題。目前，關于雙發射碳點基比率熒光探針已有報道，而三發射碳點基比率熒光探針的開發很少。因此尋找簡單的、方便的方法來合成三發射熒光碳點并將其作為比率熒光探針的研究具有重要的意義。

發明內容

本發明目的在于提供一種三發射熒光碳點及其制備方法，該方法應原料簡單、制備條件要求低，制得的三發射熒光碳點毒性小、熒光量子產率高、水溶性以及生物相容性好，可用于水溶液中和活細胞中比率熒光和比色雙信號連續檢測Al³⁺和焦磷酸根離子(PPi)。

為實現上述目的本發明提供的技術方案為：

一種三發射熒光碳點的制備方法，包括如下步驟：

(1)按質量比1:3～4:150～400將蘇木和三羥甲基氨基甲烷(Tris)加入二次水中，制得混合液；

(2)將步驟(1)得到的混合液轉移到水熱反應釜中，進行水熱反應；

(3)將步驟(2)得到的產物離心除去不溶物得到澄清的紅色溶液，用透析袋透析除去雜質，得到三發射熒光碳點溶液；

(4)將步驟(3)得到的三發射熒光碳點溶液冷凍干燥后得到目標三發射熒光碳點。

所述步驟(1)中Tris、蘇木和二次水按質量比為1:3.5:200～400。

所述步驟(2)中水熱反應的溫度為180～220℃，時間為2～7h。

所述步驟(3)中的透析是用截留分子量為500～1000Da的透析袋透析24h。

本發明方法制備的三發射熒光碳點可用于比率熒光和比色雙信號連續檢測Al³⁺和PPi。