具有荧光性能的碳量子点及其制备方法和应用技术

具有荧光性能的碳量子点及其制备方法和应用，是将菊花用蒸洗净、干燥，然后置于烘箱中在150～220℃下反应16～48h，反应结束后冷却至室温，将得到的棕黑色产物离心。收集的溶液部分用滤膜过滤，过滤后得到的黄色或者棕色溶液为具有荧光性能的碳量子点。该碳量子点制备工艺简单，原料易得且成本低廉，可作为一种无标记的荧光探针，高选择性和灵敏性地检测pH和三价铁。

Carbon quantum dots with fluorescent properties, preparation method and application thereof

Carbon quantum dots have fluorescence properties and preparation method and application thereof, the chrysanthemum steaming washing and drying, and then placed in an oven at 150 to 220 DEG C for 16 ~ 48h, the reaction after cooling to room temperature, the brown black product centrifugal. The collected solution is filtered by a filter membrane, and the yellow or brown solution obtained after filtration is a carbon quantum dot with fluorescence properties. The preparation method of the carbon quantum dots is simple, the raw materials are easy to obtain and the cost is low, and the utility model can be used as a label free fluorescent probe to detect pH and ferric iron with high selectivity and sensitivity.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属碳纳米材料制备和化学检测
，尤其涉及具有荧光性能的碳量子点及其制备方法和应用。
技术介绍
碳量子点作为一种新型的荧光材料，具有光稳定性好、水溶性高、生物相容性好等优点。低毒性的碳量子点现己开始代替生物毒性较大的半导体量子点应用于生化分析检测、生物成像、药物载体等生命科学领域，是最有望应用在疾病检测上的荧光纳米材料。根据国内外研究现状，纯的碳点对重金属离子的检测目前存在灵敏度不高、吸附选择性不佳等缺点。另外，工业废水大部分为酸性，而目前报道的碳量子点多数在中性或者碱性条件下用于金属离子检测的。因此，亟需开发快速有效的检测手段实现在酸性条件下对金属离子快速、灵敏、简单的检测。
技术实现思路
解决的技术问题：本专利技术目的在于提供一种具有荧光性能的碳量子点及其制备方法和应用，实现在酸性条件下对金属离子快速、灵敏、简单的检测。技术方案：一种荧光碳量子点的制备方法，包括以下步骤：(1)将菊花洗净干燥，称取菊花和蒸馏水加入到设有聚四氟乙烯内胆的反应釜中，菊花和蒸馏水的质量体积比为(0.5-3.0)g:(30-50)mL，在150～220℃下反应16～48h，反应结束后冷却至室温，将得到的棕黑色产物固液分离；(2)将溶液用滤膜过滤，所得到的黄色或者棕色溶液为具有荧光性能的碳量子点。上述固液分离采用离心或者过滤，所得液体用微孔滤膜除去大分子杂质。上述方法制得的荧光碳量子点。菊花在制备上述荧光碳量子点方法中的应用。上述荧光碳量子点作为荧光探针在检测水体中H+的应用。上述荧光碳量子点作为荧光探针在酸性条件下检测水体中Fe3+的应用。有益效果：1)本专利技术提供了一种制备具有荧光性能的碳量子点溶液的方法。2)所制备的碳量子点生物相容性好、荧光强度高、检测过程简便易行、灵敏度高，在环境检测领域有广泛的应用前景。3)以生物质菊花为碳源和氮源，通过简单的水热合成实现了杂原子氮元素的原位掺杂。制备工艺简便，原料来源广泛且价格便宜，反应条件温和、易于操作，易于实现规模化生产。4)本专利技术对减少环境污染和开发利用可再生资源均有较重大的意义。附图说明图1为制备的碳量子点的荧光激发和荧光发射光谱图。图2为制备的碳量子点对一系列金属离子的选择性识别图。图3为pH对制备的碳量子点荧光性能的影响图。具体实施方式下面通过实例对本专利技术进行具体描述，实施例给出详细的实施方式和具体的操作步骤，只用于对本专利技术的进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制。实施例1具有荧光性能的碳量子点溶液的制备：将菊花洗净干燥后，称取1g菊花和30mL蒸馏水加入50mL带有聚四氟乙烯内胆的反应釜中，在180℃下反应24h，反应结束后冷却至室温，将得到的棕黑色产物离心分离，收集的溶液部分，用微孔滤膜过滤后得到的黄色溶液为具有荧光性能的碳量子点。测试碳量子点作为荧光探针应用于检测金属离子：制得的碳量子点在365nm的紫外灯照射下发出蓝色荧光，其最佳荧光激发峰位于453nm，最佳荧光发射峰位于设置荧光光谱仪激发波长为516nm(图1)。碳量子点对金属离子的选择性实验，在5mL的荧光比色皿中分别加入3mL的碳量子点水溶液和50μM的各种金属离子Ag+、Ca2+、Cd2+、Co2+、Fe3+、Mg2+、Mn2+、Ni2+、Pb2+、Zn2+、Cu2+，利用荧光光谱仪测定各溶液的荧光性质，得到的荧光光谱图(图2)。pH对碳量子点荧光强度的影响：用配制盐酸和氢氧化钠溶液调节制得的碳量子点pH为1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12。在5mL的荧光比色皿中分别加入3mL的碳量子点水溶液，利用荧光光谱仪测定各溶液的荧光性能，得到的荧光光谱图(图3)。对比例11)具有荧光性能的碳量子点溶液的制备将菊花洗净干燥后，称取1g菊花和30mL蒸馏水加入50mL带有聚四氟乙烯内胆的反应釜中，在170℃下反应24h，反应结束后冷却至室温，将得到的棕黑色产物离心分离，收集的溶液部分，用微孔滤膜过滤后得到的黄色溶液为具有荧光性能的碳量子点。2)测试碳量子点作为荧光探针应用于检测金属离子制得的碳量子点在365nm的紫外灯照射下发出蓝色荧光，用荧光光谱测定碳量子点的荧光性能及对金属离子的选择性实验。3)pH对碳量子点荧光强度的影响用配制盐酸和氢氧化钠溶液调节制得的碳量子点pH为1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12。在5mL的荧光比色皿中分别加入3mL的碳量子点水溶液，利用荧光光谱仪测定各溶液的荧光性能。制备出来的荧光材料元素含量及性能如表1所示。实施例1对比例1反应温度(℃)800700N元素含量(％)1.981.85荧光量子产率17.3％15.2％实施例2将菊花洗净干燥后，称取1g菊花和30mL蒸馏水加入50mL带有聚四氟乙烯内胆的反应釜中，在160℃下反应24h，反应结束后冷却至室温，将得到的棕黑色产物离心分离，收集的溶液部分，用微孔滤膜过滤后得到的黄色溶液为具有荧光性能的碳量子点。测试碳量子点作为荧光探针应用于检测金属离子：制得的碳量子点在365nm的紫外灯照射下发出蓝色荧光，用荧光光谱测定碳量子点的荧光性能及对金属离子的选择性实验。pH对碳量子点荧光强度的影响：用配制盐酸和氢氧化钠溶液调节制得的碳量子点pH为1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12。在5mL的荧光比色皿中分别加入3mL的碳量子点水溶液，利用荧光光谱仪测定各溶液的荧光性能。实施例3将菊花洗净干燥后，称取1g菊花和30mL蒸馏水加入50mL带有聚四氟乙烯内胆的反应釜中，在190℃下反应12h，反应结束后冷却至室温，将得到的棕黑色产物离心分离，收集的溶液部分，用微孔滤膜过滤后得到的黄色溶液为具有荧光性能的碳量子点。测试碳量子点作为荧光探针应用于检测金属离子：制得的碳量子点在365nm的紫外灯照射下发出蓝色荧光，用荧光光谱测定碳量子点的荧光性能及对金属离子的选择性实验。pH对碳量子点荧光强度的影响：用配制盐酸和氢氧化钠溶液调节制得的碳量子点pH为1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12。在5mL的荧光比色皿中分别加入3mL的碳量子点水溶液，利用荧光光谱仪测定各溶液的荧光性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光碳量子点的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将菊花洗净干燥，称取菊花和蒸馏水加入到设有聚四氟乙烯内胆的反应釜中，菊花和蒸馏水的质量体积比为（0.5‑3.0）g:（30‑50）mL，在150～220℃下反应16～48h，反应结束后冷却至室温，将得到的棕黑色产物固液分离；（2）将溶液用滤膜过滤，所得到的黄色或者棕色溶液为具有荧光性能的碳量子点。

【技术特征摘要】
1.一种荧光碳量子点的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将菊花洗净干燥，称取菊花和蒸馏水加入到设有聚四氟乙烯内胆的反应釜中，菊花和蒸馏水的质量体积比为（0.5-3.0）g:（30-50）mL，在150～220℃下反应16～48h，反应结束后冷却至室温，将得到的棕黑色产物固液分离；（2）将溶液用滤膜过滤，所得到的黄色或者棕色溶液为具有荧光性能的碳量子...

【专利技术属性】
技术研发人员：李守海，许利娜，李梅，黄坤，丁海阳，夏建陵，杨小华，张燕，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院林产化学工业研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32