[發(fā)明專利]一種生物質碳量子點及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111558907.6
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114214064B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設計）人: 劉瑤;梁志強;吳影;郭朝中;金容
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;C01B32/15;B82Y20/00;B82Y40/00;G01N21/64;B01J21/18
• 代理公司: 西安眾和至成知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 61249
• 代理人: 申玲紅

本發(fā)明公開了一種生物質碳量子點及其制備方法，其制備方法包括如下步驟：1)將魚鱗用水洗凈后，烘干、粉碎得到魚鱗粉末；2)稱取0.8～2g魚鱗粉末加入到20mL?N,N?二甲基甲酰胺中得到前驅體溶液；3)將前驅體溶液置于反應釜中，并于140～220℃下反應6～16h，反應結束待其冷卻至室溫后，過濾，收集濾液；4)將步驟3)收集的濾液進行干燥，得到生物質碳量子點。本發(fā)明還涉及由上述方法制備的生物質碳量子點，所述生物質碳量子點具有激發(fā)波長依賴性，在激發(fā)波長為320～370nm時，最強發(fā)射波長為420～450nm。本發(fā)明制得的碳量子點熒光量子產(chǎn)率高，光學性能好。

技術領域

本發(fā)明涉及生物質基納米發(fā)光材料技術，具體涉及一種生物質碳量子點及其制備方法。

背景技術

魚鱗是生物質資源中魚類加工后的一種豐富的生物廢棄物，天然魚鱗富含大量的蛋白質，含碳量高，利用魚鱗作為碳源，制備生物質熒光碳量子點納米材料，提高其附加值，變廢為寶，減少環(huán)境污染。

碳量子點(Carbon?dots，CDs)是以碳為骨架結構的類球形納米顆粒的新型碳納米材料，尺寸小于10nm。和傳統(tǒng)的半導體量子點相比，不含有毒的金屬離子(毒性小)、熒光特性更穩(wěn)定、水溶性和生物相容性更好、制備原料來源豐富，工藝流程更便捷，易于功能化和工業(yè)化，制備簡單廉價等優(yōu)點。因此，近年來碳量子點作為優(yōu)異的熒光材料在生物醫(yī)療、細胞成像、光電催化、以及金屬離子檢測等領域得到廣泛應用。

碳量子點于2004年首次被發(fā)現(xiàn)，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)便受到國內外研究者的青睞，成為新型碳材料關注的熱點，越來越多的研究者從碳量子點前驅體選擇、制備方法、可控改性和應用等方面進行深入研究。生物質具有可再生、綠色低碳、易儲存和運輸特點。在生態(tài)環(huán)境惡化和資源短缺的條件下，將生物質作為前驅體制備碳納米材料已經(jīng)成為目前社會關注的重點和材料科學研究的熱點。目前，碳量子點生物質前驅體的選擇相關的報道有樹葉，頭發(fā)，面粉，蛋殼膜，豆?jié){，果汁等均有涉及。但是目前研究得到的生物質熒光碳量子點的量子產(chǎn)率都比較低(低于20％)，并且大多都是屬于熒光不依賴的發(fā)射，大多只呈現(xiàn)短發(fā)射波長的藍色熒光，并且熒光量子產(chǎn)率較低。對于高熒光量子產(chǎn)率的生物質碳量子點研究較少，這限制了碳量子點在生物醫(yī)療、細胞成像以及光電催化領域的發(fā)展和應用。

鑒于魚鱗作為豐富的生物質資源，富含有豐富的蛋白質、脂肪等成分，若將其作為碳源制備成高熒光量子產(chǎn)率的生物質碳量子點，勢必產(chǎn)生更高的經(jīng)濟價值。因此，本申請重點探討了利用魚鱗制備高熒光量子產(chǎn)率生物質碳量子點的方法，并采用現(xiàn)代分析技術對量子點理化特性進行系統(tǒng)地表征。主要確定碳量子點的熒光特性、微觀形貌結構特征和元素成鍵等。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種以廢棄生物質魚鱗作為碳源，且工藝簡單、可宏量生產(chǎn)的生物質碳量子點及其制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現(xiàn)：

一種生物質碳量子點的制備方法，包括如下步驟：

1)將魚鱗用水洗凈后，烘干、粉碎得到魚鱗粉末；

2)稱取0.8～2g魚鱗粉末加入到20mL?N,N-二甲基甲酰胺中得到前驅體溶液；

3)將前驅體溶液置于反應釜中，并于140～220℃下反應6～16h，反應結束待其冷卻至室溫后，過濾，收集濾液；

4)將步驟3)收集的濾液進行干燥，得到生物質碳量子點。

進一步地，所述步驟1)中將魚鱗用水洗凈具體為先用溫水反復清洗，然后再用去離子水清洗。

進一步地，所述步驟3)中的反應釜采用聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜。

進一步地，所述步驟3)中的過濾采用孔徑為0.22μm的圓柱形過濾膜過濾器進行過濾。

進一步地，所述步驟4)中的干燥采用紅外線干燥燈進行干燥。