[發(fā)明專利]一種新型的熒光碳量子點材料及其合成方法與應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011502331.7
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112552904A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 席興軍;蘭韜;初僑;孟玲玲;張文煥;張曉芳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;B82Y20/00;B82Y40/00;G01N21/64;C01B32/15
• 代理公司: 重慶恩洲知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 50263
• 代理人: 蘭渝宏

本發(fā)明提供了一種新型的熒光碳量子點材料、制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明制得的熒光碳量子點由農(nóng)業(yè)廢棄物與尿素合成，形狀為規(guī)整的球形，粒徑約為2nm?10nm。其對重金屬汞離子具有較好的熒光響應(yīng)，響應(yīng)時間短、檢測極限低、選擇性強(qiáng)，可作為熒光探針，可應(yīng)用于重金屬汞污染物檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

.本發(fā)明涉及熒光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型的熒光碳量子點材料及其合成方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

.汞是唯一一種在常溫下呈液態(tài)且易流動的金屬，汞離子(Hg²⁺)是毒性較高的重金屬離子之一，其能夠通過食物鏈產(chǎn)生富集效果，并最終在人體內(nèi)積累，對人類的健康和生命造成嚴(yán)重威脅。因此，環(huán)境中的痕量汞檢測非常重要。目前檢測的方法主要有原子吸收法、原子熒光法、紫外分光光度法等。選擇一種靈敏度高、選擇性好、用量少、操作方便的檢測方法是目前研究的熱門。

.熒光碳量子點(CQDs)是一種尺寸小于10nm的碳納米顆粒。與傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料和有機(jī)染料相比具有優(yōu)良的光電性質(zhì)，可以作為電子給體又可以作為電子受體，因此在光電子、催化和傳感等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用價值。在研究熒光碳量子點對金屬離子、小分子等熒光傳感方面，表明該材料可以較為方便、快捷的對環(huán)境分子進(jìn)行檢測。目前，制備熒光碳量子點的方法包括電弧放電法、激光刻蝕法、電化學(xué)法、化學(xué)氧化法、水熱法等。雖然制備的新方法被不斷地提出，但是如何精確控制碳量子點的結(jié)構(gòu)及其大小仍是尚未解決的難題。而今還需考慮采用更環(huán)保、價格低廉的可再生資源作為碳源，同時結(jié)合易行的合成路線來制備。

發(fā)明內(nèi)容

.有鑒于此，為解決以上至少一種問題。本發(fā)明的目的在于提供一種新型的熒光碳量子點材料，及其制備方法與應(yīng)用。

.一種新型的熒光碳量子點，所述熒光碳量子點由農(nóng)業(yè)廢棄物與尿素通過溶劑熱法合成，形狀為規(guī)整的球形，粒徑約為2nm-10nm。

.進(jìn)一步，所述粒徑范圍具體包括：2-3nm，3-4nm,4-5nm,5-6nm,6-7nm,7-8nm,8-9nm,9-10nm。

.進(jìn)一步，所述熒光碳量子點的最大紫外吸收波長約為300nm-350nm，最大激發(fā)波長約為300nm-350nm，最大發(fā)射波長約為400nm-450nm。

.作為一種優(yōu)選，所述熒光碳量子點的最大紫外吸收波長約為330nm，最大激發(fā)波長約為350nm，最大發(fā)射波長約為440nm。

.進(jìn)一步，所述熒光碳量子點對汞離子具有熒光響應(yīng)，可以與低濃度汞離子發(fā)生熒光淬滅效應(yīng)。

.本發(fā)明提供的熒光碳量子點理論上還可以與其他重金屬離子發(fā)生熒光淬滅反應(yīng)。

.進(jìn)一步，所述汞離子的濃度≤4×10^-5mol/L。

.上述熒光碳量子點的制備方法，所述制備方法采用農(nóng)業(yè)廢棄物為原料，加入尿素，通過溶劑熱法一步合成得到。溶劑熱法是在密閉法體系內(nèi)，以有機(jī)物或非水溶媒為溶劑，在一定的溫度和溶液的自身壓力下，原始混合物進(jìn)行反應(yīng)的一種合成方法。其是水熱法的發(fā)展，是一種過程相對簡單易控制，環(huán)境友好的制備方法。與現(xiàn)在常用的水熱法相比，物相的形成、粒徑的大小和形態(tài)也能夠控制。

.進(jìn)一步，所述農(nóng)業(yè)廢棄物為蘋果渣，所述蘋果渣包括蘋果皮、蘋果核和/或蘋果肉。本發(fā)明采用蘋果渣的優(yōu)勢在于充分利用了農(nóng)業(yè)廢棄物，實現(xiàn)了廢棄資源的再利用，環(huán)保、節(jié)能。本發(fā)明使用的蘋果渣中含有黃酮類物質(zhì)，與一般的蘋果汁不同(蘋果汁中不含有黃酮類物質(zhì))。文獻(xiàn)資料《黃酮類化合物的構(gòu)效關(guān)系研究進(jìn)展》(趙雪巍等，2015年)第2.2.2(4)部分提示，黃酮類物質(zhì)可能因為C-3位是醇羥基，比酚羥基穩(wěn)定，不容易丟失電子，可以增加化合物的水溶性。因此本發(fā)明研究團(tuán)隊推測黃酮類物質(zhì)可以提供多個活性位點與汞離子發(fā)生淬滅反應(yīng)，因而使整個反應(yīng)的靈敏度提高。

.進(jìn)一步，所述蘋果渣與尿素的重量比為1:0.5-5:2。尿素的加入使氮元素增加，因而使整個熒光強(qiáng)度增加。