[發明專利]一種氮硫共摻纖維素質基熒光碳點及其應用

在審

• 申請號: 202110251491.7
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113025320A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 高俊闊;楊海明;沈培蓮;姚菊明
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;C09K11/02;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00;G01N21/64
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 趙徐平

本發明公開了一種氮硫共摻生物質基熒光碳點，包括按重量份計以下原料：生物碳源0.5?4份、氮源0.1?4份和硫源0.1?4份，并采用水熱法一步制備而成。本發明克服現有熒光碳點制備條件苛刻以及熒光量子產率低的問題，其操作簡單，原料成本低，并且制得氮硫共摻纖維素質基熒光碳點的熒光量子產量較高，熒光性能穩定，生物相容性好，毒性低，氮硫共摻雜纖維素質基熒光碳點可應用于生物成像領域和鐵離子檢測領域。

技術領域

本發明涉及納米材料技術領域，更具體的說是涉及一種氮硫共摻纖維素質基熒光碳點及其應用。

背景技術

碳量子點，簡稱碳點(CDs)，是粒徑小于10nm的新型熒光碳納米材料。自2004年Xu等人用電泳分離單臂碳納米管時無意中發現碳點以來，逐漸成為碳基材料家族中的新星。與傳統的半導體量子點相比，它具有極好的水溶性，低毒性，生物性溶性，熒光穩定和熒光可調等優勢。使得碳點在很多方面都擁有應用的潛能，例如生物成像、生物傳感、藥物釋放、光電器件和熒光打印等等，同時也吸引了大批研究者的興趣。CDs可以在水中得到很好的分散，且能夠修飾各種不同類型的有機、無機材料。值得注意的是，根據CDs的激發波長和尺寸，CDs還擁有上轉換光致發光的性能。由于以上這些優異的性能，CDs成為在光催化、太陽能電池、生物材料等領域非常有前景的材料。

CDs的制備方法分為兩大類，一種是自上而下，另一種是自下而上。自上而下合成路線經由電弧放電、激光燒灼、電化學氧化等方法會打破較大的碳結構。2006年，Sun等首先通過在氬氣作為載氣的氛圍下激光燒灼碳靶得到CDs。但是，這樣制備得到的CDs由于尺寸不一經常會聚集在一起，且不具備熒光發射性能。然而，這種CDs經過氧化表面鈍化處理之后能夠發射明亮的藍色熒光。自下而上合成路徑通常通過熱解一些有機小分子，如檸檬酸，葡萄糖，氨基酸，甘油等，另一方面還能通過微波裂解的方法制備CDs。Li等以改性二氧化硅球作為載體、甲階酚醛樹脂作為碳前體制備得到CDs。Bourlinos等描述了一種簡易、一步熱分解檸檬酸銨的方法得到CDs。Zhao等通過500W微波加熱聚乙二醇、糖類溶液2-10min的方法制備得到可發射熒光的CDs。而成本是CDs能否成功取代傳統半導體量子點的關鍵因素。

以上所提及的方法基本都存在成本方面的缺陷，例如，設備昂貴，操作過程復雜費時，前驅體原料價格昂貴，急需一種能夠成功克服這些弊端的綠色制備方法。

因此，如何提供一種成本較低的氮硫共摻纖維素質基熒光碳點及其應用是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的不足，提供一種成本較低、產率高、條件簡單的氮硫共摻纖維素質基熒光碳點及其應用，采取綠色環保的制備方法—水熱法，可選擇多種生物碳源、硫源和氮源，具體為利用纖維素為碳源，硫代硫酸鈉和乙二胺(EDA)作為硫源(摻雜劑)和氮源(鈍化劑)，一步制得了氮硫共摻纖維素質基熒光碳點。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種氮硫共摻纖維素質基熒光碳點，包括按重量份計以下原料：生物碳源0.5-4份、氮源0.1-4份和硫源0.1-4份，并采用水熱法一步制備而成。

優選地，所述生物碳源選自纖維素或纖維素衍生物中的一種。

優選地，所述氮源選自乙二胺、間苯二胺、尿素中的一種。

優選地，所述硫源選自硫代硫酸鈉、亞硫酸鈉、對氨基苯磺酸中的一種。

優選地，所述水熱法具體包括以下步驟：

取生物碳源0.5-4份、氮源0.1-4份和硫源0.1-4份置入反應釜中，加入水10-100份并混合均勻后，在溫度為80-200℃下進行恒溫水熱反應24-120h，反應結束后，經后處理得到氮硫共摻纖維素質基熒光碳點。