[發(fā)明專利]一種金屬摻雜熒光性生物質(zhì)碳量子點的制備方法

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• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114214068A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡恩柱;蘇恩豪;劉書生;郭建華;蔡威盟;徐勇;胡坤宏
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥學(xué)院
• 主分類號: C09K11/77
• 分類號: C09K11/77;C09K11/65;B82Y20/00;B82Y40/00;C01B32/15
• 代理公司: 合肥輝達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34165
• 代理人: 汪守勇

一種金屬摻雜熒光性生物質(zhì)碳量子點的制備方法，涉及碳量子點合成技術(shù)領(lǐng)域，以檸檬酸作為碳源，引入所需摻雜金屬的前驅(qū)體，在水熱反應(yīng)釜中加入去離子水或超純水，進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到金屬摻雜碳量子點粗產(chǎn)品；粗產(chǎn)品經(jīng)過濾、透析，冷凍干燥得到成品。制備的金屬摻雜熒光性生物質(zhì)碳量子點在紫外燈照射下發(fā)出明亮的藍(lán)色熒光，310nm激發(fā)波長下，在100～750nm區(qū)間都存在發(fā)射，其中400～575nm的寬峰屬于碳量子點的特征發(fā)射波長。本發(fā)明具有合成產(chǎn)物純度高、產(chǎn)物發(fā)光性與穩(wěn)定性好、產(chǎn)量高、在金屬基表面形成耐磨保護膜的優(yōu)點，克服了傳統(tǒng)碳量子點潤滑性能單一，使得基體材料在一定程度的上實現(xiàn)減少磨損，在機械領(lǐng)域應(yīng)用前景好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳量子點合成技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種金屬摻雜熒光性生物質(zhì)碳量子點的制備方法。

背景技術(shù)

碳量子點(CQDs)作為一種熒光性碳納米材料，目前已被廣泛研究。熒光碳量子點因其粒徑小、水溶性好、光學(xué)性能穩(wěn)定且具有較好的生物相容性，在醫(yī)藥方面、生物成像以及熒光檢測等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

目前，碳量子點的制備可分為兩類。一種方法是自上自下的方法，主要是將大分子材料逐步剝離為較小尺寸的CQDs【孫墨杰,趙志海,陳紅梅,聶富強.碳量子點的合成研究進(jìn)展與展望[J].化學(xué)通報,2016,79(08):691-698】，其主要成分是碳納米管【Xu X,RayR,GuY,et al.Electrophoretic analysis and purification of fluorescent single-walledcarbon nanotube fragments[J].Journal of the American Chemical Society,2004,126(40):12736-12737】、石墨、炭粉和最近崛起的大分子，如蒜、葉和核桃殼。自上而下的方法主要有電弧放電、化學(xué)方法、激光蝕學(xué)法和化學(xué)氧化方法等。

另一個是自下而上的方法，它通過燃燒、加熱和微波等手段聚合成CQDs【陳越。石墨烯量子點的合成，官能化及其熒光性能的研究[D]。北京交通大學(xué),北京,2018.】，主要原料是檸檬酸鹽【Bottini M,Balasubramanian C,Dawson M I,et al.Isolation andcharacterization of fluorescent nanoparticles from pristine and oxidizedelectric arc-produced single-walled carbon nanotubes[J].Journal of PhysicalChemistry B,2006,110(2):831-836】萄糖為代表的碳水化合物、生物小分子、煙灰等。自下而上的方法主要是溶劑熱/水熱、溫解/燃燒、微波等。

這些制備都不可避免的出現(xiàn)產(chǎn)物純度不高、發(fā)光性及穩(wěn)定性較差等缺點。同時，現(xiàn)有技術(shù)制備的碳量子點的性能單一，無法有效實現(xiàn)潤滑性能，更無法在機械領(lǐng)域應(yīng)用。鑒于此，本發(fā)明制備一種金屬摻雜熒光性生物質(zhì)碳量子點，既可以解決產(chǎn)物發(fā)光性與穩(wěn)定性，又可以具有較高的潤滑性能，從而使制備的材料能夠在一定程度上實現(xiàn)減少磨損，在機械領(lǐng)域應(yīng)用前景好。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種操作簡單、綠色環(huán)保的金屬摻雜熒光性生物質(zhì)碳量子點的制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種金屬摻雜熒光性生物質(zhì)碳量子點的制備方法，包括一步水熱合成法，以檸檬酸作為碳源，引入所需摻雜金屬的前驅(qū)體，在水熱反應(yīng)釜中加入去離子水或超純水，進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到金屬摻雜碳量子點粗產(chǎn)品；粗產(chǎn)品經(jīng)過濾、透析得到金屬摻雜碳量子點提純產(chǎn)品，最后經(jīng)冷凍干燥得到成品。

進(jìn)一步地，一種金屬摻雜熒光性生物質(zhì)碳量子點的制備方法步驟如下：

步驟S1：取所需摻雜的金屬前驅(qū)體、檸檬酸、乙醇以及去離子水或超純水加入到水熱反應(yīng)釜中，蓋好蓋子并擰緊；