[發(fā)明專利]一種用于溫度傳感的熒光碳點(diǎn)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111506314.5
• 申請(qǐng)日: 2021-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114015440B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王得印;趙海興;郭君路;王育華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/65
• 分類號(hào): C09K11/65;B82Y20/00;B82Y40/00;C01B32/15;G01K11/20
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 62201
• 代理人: 周立新

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于溫度傳感的熒光碳點(diǎn)及其制備方法；在溫度20～70℃范圍內(nèi)，該熒光碳點(diǎn)的發(fā)光強(qiáng)度隨溫度升高而降低，且發(fā)光強(qiáng)度具有良好的線性溫度響應(yīng)特性和可恢復(fù)性。將檸檬酸鈉和甘氨酸溶于去離子水中，在水熱反應(yīng)釜中，水熱反應(yīng)，自然冷卻至室溫，過(guò)濾，制得用于溫度傳感的熒光碳點(diǎn)。該熒光碳點(diǎn)制備方法簡(jiǎn)單、成本低，粒徑尺寸小，在水中有很好的分散性；具有較強(qiáng)的熒光發(fā)射，發(fā)光強(qiáng)度和熒光壽命隨溫度的升高而降低，可以應(yīng)用于檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)溫度的變化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熒光納米材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于溫度傳感的熒光碳點(diǎn)；本發(fā)明還涉及一種該熒光碳點(diǎn)的制備方法。

背景技術(shù)

眾所周知，溫度是一個(gè)重要的物理參數(shù)，與生物和化學(xué)領(lǐng)域息息相關(guān)，對(duì)于溫度的精確測(cè)量，在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)判斷方面意義重大。溫度測(cè)量技術(shù)從傳統(tǒng)的侵入式溫度傳感器，如熱電偶、熱敏電阻，發(fā)展到到非侵入式納米溫度傳感器，其中熒光納米溫度傳感器因其高時(shí)間、空間分辨率以及成像和溫度傳感一體化而受到廣泛關(guān)注。

熒光納米溫度傳感器盡管取得了巨大成就，但仍有一些挑戰(zhàn)有待解決。例如，傳統(tǒng)的有機(jī)熒光團(tuán)在給定的溫度范圍內(nèi)無(wú)法提供顯著的信號(hào)變化，一些熒光參數(shù)(如強(qiáng)度)很容易受到所處微環(huán)境的影響，從而限制了納米溫度計(jì)的靈敏度和準(zhǔn)確度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高靈敏度、發(fā)光強(qiáng)度在不同pH和鹽濃度環(huán)境下具有穩(wěn)定性的用于溫度傳感的熒光碳點(diǎn)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述熒光碳點(diǎn)的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種用于溫度傳感的熒光碳點(diǎn)，在365nm紫外燈照射下發(fā)出明亮的藍(lán)光，發(fā)射峰極大值位于445nm處，熒光發(fā)射波長(zhǎng)范圍400～600nm，最大發(fā)射波長(zhǎng)440～450nm，溫度響應(yīng)范圍20～70℃。

本發(fā)明所采用的另一個(gè)技術(shù)方案是：一種上述熒光碳點(diǎn)的制備方法，具體為：按質(zhì)量比1︰0.02～0.08，分別取檸檬酸鈉和甘氨酸，再按1g檸檬酸鈉加入10～15mL去離子水的比例，取去離子水；將檸檬酸鈉和甘氨酸溶于去離子水中，轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，在150～200℃溫度下保溫1～3h，進(jìn)行水熱反應(yīng)，之后自然冷卻至室溫，用0.22?μm濾器過(guò)濾，得到用于溫度傳感的熒光碳點(diǎn)。

所得熒光碳點(diǎn)粒徑尺寸在2~3nm范圍內(nèi)，熒光發(fā)射波長(zhǎng)范圍400～600nm，最佳發(fā)射位于445nm，最大激發(fā)波長(zhǎng)365nm，熒光量子效率為21.7%。

本發(fā)明熒光碳點(diǎn)的熒光強(qiáng)度和熒光壽命在20～70℃溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高而降低，且發(fā)光強(qiáng)度和熒光壽命具有良好的線性溫度響應(yīng)特性。有望應(yīng)用于細(xì)胞內(nèi)的溫度傳感。

本發(fā)明熒光碳點(diǎn)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）制備方法簡(jiǎn)單、成本低，無(wú)需其他的分離純化步驟；

2）粒徑尺寸小，在2～3nm范圍內(nèi)，且產(chǎn)物被Na⁺功能化，因此在水中有很好的分散性；具有較強(qiáng)的熒光發(fā)射，熒光量子效率為21.7%，無(wú)毒性，生物相容性好；

3）循環(huán)升溫和冷卻的過(guò)程中產(chǎn)物的性質(zhì)沒(méi)有改變，使發(fā)光強(qiáng)度具有良好的可恢復(fù)性，在20℃和70℃進(jìn)行循環(huán)測(cè)試，發(fā)光強(qiáng)度基本無(wú)變化。

4）作為溫度傳感材料，具有高靈敏度、寬響應(yīng)范圍和高重復(fù)性，在20～70℃范圍內(nèi)，由于產(chǎn)物分子的內(nèi)部能量轉(zhuǎn)化作用以及與溶劑分子的碰撞增加，使其發(fā)光強(qiáng)度和熒光壽命隨溫度的升高而降低，可以應(yīng)用于檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)溫度的變化。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1制得熒光碳點(diǎn)的X射線衍射圖。

圖2是實(shí)施例1制得熒光碳點(diǎn)的透射電鏡圖。

圖3是實(shí)施例1制得熒光碳點(diǎn)的激發(fā)和發(fā)射光譜圖。